Ртутно-электролитический измерительный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к средствам приборостроения, в частности к механоэлектрическим преобразователям, использующим электрокапиллярные явления и может найти применение при измерении колебаний маиган, сооружеНИИ и в сейсмических измерениях.

Известна конструкция ртутно-электролитического преобразователя, содержащего капилляр, заполненный чередунидимися каплями ртути и электролита, электроды и сообщающийся с капилляром дополнительный объем, заполненный ртутью и электролитом,1,

Недостатком данного преобразователя является то, что он Имеет ограничейную чувствительность и точность

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к иэобретенкю является ртутно-электролитический измерительный преобра эователь, содержащий капилляр, размещенный между разноименными полюсами постоянйого магнита так, что силовые линии магнитного поля перпендикулярны его оси, и заполненный чередующимися каплями ртути и электролита, а также систему съема информации, состоящую из пар электродбв, расположен ных вдоль оси капилляра в каплях ртути, выводы которых подключены к входу усилительно-преобрагэуювдего блока 2 .

Недостатками преобразователя яв-ляются ограниченная чувствительность определяемая его геометрией, и невы. сокая точность, связанная со значительными изменениями { езоиансной частоты и коэффи1Ц1ента преобразования при вариациях паргииётров элёктромёханической колебательной преобразователя, например суммарной, жесткости газовых объемов.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

- - Поставленная цель достигается тем, что ртутно-&лектролитический измерительный преобразователь, содержащий капилляр размещенный между разноименными полюсами, постоянного магнита так что .силовые линии-магниного поля перпендикулярны оси каппиляра, и заполненный чёредукхдимися каплями ртути и электролита, а также систему съема информации, состоящую из пар,электродов, расположенных: вдоль оси капилляра в каплях ртути, выводы которых подключены к входу . усилительно-преобразующего блока, снабжён парой идентичных электродов, размещенных параллельно линиям магнитного поля, в одной из .йапель ртути оппозитно друг другу, а выводы электродов соёдииен1Д с выходом усилительно-преобразующего блока;

На чертеже изобргикен ртутно-электролитический измерительный преобраэователь, общий вид.

Преобразователь содержит стеклянный капилляр 1, заполненный чередующимися каплями 2-4 ртути, электролитом 5 и б, и газовыми объемами 7 и

8по концам капилляра 1, а также пару электродов 9 и 10 для съема выходного сигнала.

Капилляр 1 размещен между разноименными полюсами постоянного магнита 11 таким образе, что силовые линии магнитного поля перпендикулярны оси чувствительности преобразователя.

Электроды 9 и 10 соединены с входом усилительно-преобразующего блока 12. Преобразователь снабжен парой идентичных электродов 13 и 14, рази ещенных в одной из капель ртути,-например капле 3, оплозитчо друг другу.

Пара электродов 13 и 14 размещена параллельно линиям магнитного поля, а выводы электродов 13 и 14 соединены с выходом усилительно-преобразующего блока 12.

Преобразователь работает следующим образой.

Внешнее вибрационное воздействие, направленное вдоль оси капилляра 1/ вызывает возвратно-поступательное движение капель 2-4 ртути и электролита 5 и б за счет градиента давления, пропорционального величине колебательного ускорения и плотности капель 2-4 ртути и электролита 5 иб. Различие гидродинамических характеристик капель ртути и электролита при их.совместном движении в капилляре 1 приводит к деформации и изменени- площсщи границы раздела иесмешивающихся фаз, в результате чего изменяется плотность зарядов двойного электрического слоя, и на электродах

9и 10 появляется переменный сигнал, пропорциональный входному воздействи

Этот сигнал усиливается усилителе усилительно-преобразующего блока 12 и поступает на Пару электродов 13 и 14,,введенных в каплю 3 ртути, при этом через каплю 3 ртути протекает ток, пропорциональный .входному сигналу. За счет взаимодействия протекающего тока с полем постоянного магни,та 11, между полюсами которого установлен капилляр 1, в капле 3 ртути возникает градиент давления, распределенный по поперечному сечению и направленный синфаэно с входным механическим воздействием, что приводит в конечном итоге .к увеличению относительного перемещения инерционной массы жидкости относительно капиллярной трубки 1 и соответственно к возрастанию выходного сигнала и чувствительности преобразователя. Действительно, в результате расположени Я кациллйра 1 перпендикулярно силовым

линиям магнитного поля пондеромотор-. ная сила Лоренца направлена вдоль оси капилляра 1 и численно равна

(() . где S - чувствительность преобразователя по перемещений; К - коэффициент передачи усил .тельно-лреобразующего бло ка 12; В - индукция магнитного поля в зазоре постоянного магн та; tp ,2rt,- суммарная длина капель ртути и электролита соот ветственно; у - относительное перемещение инерционной массы жидкост относительно капиллярной трубки; . I - ток через электроды 13 и 14.- При этом уравнение движения инер ционной массы жидкости для входного механического сигнала & имеет вид in +hg+cy (rtp+rf,)y где m - суммарная масса жидкости в трубке; h - коэффициент демфирования, определяемый силами вязкого трения; с - эквивалентная жесткость коле бательной системы преобразователя, зависящая в основНОМ от величины газовых объемов;

по концам капилляра.

Известно, что чувствительность преобразователя вблизи резонансной частоты определяется коэффициентом, успокоения ()m где Сд- SKBdtp +Ztj) -эквивалентная жесткость за счет действия дополнительной пондеромоторной силы. уменьшается также погрешность преобразователя. Погрешность преоб- разователя, обусловленная отклонениями параметров электромеханической колебательной системы преобразователя от номинальных значений, определяется так называемыми коэффициентами влияния. В связи с тем,что отклонения резонансной частоты коэффициента успокоения ft связаны в основном с вариациями жесткости колебательной системы/ то соответствующие коэффициенты влияния можнопредставить в виде Г. . , слс 2 с+е 2 ( .. Анализ формул показывает/ что при Сл существенно повышается точность преобразования входного механического сигнала в электрический.

РТУТНО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий капилляр, размещенный между разноименнымиполюсами постоянного магнита так, что силовые линии магнитного поля перпендикулярны оси капилляра, и заполненный чередукяцимися каплями ртути и электролита, а Также систему съема информации, состоящую из пар электродов, расположенных вдоль оси капилляра в каплях ртути, выводы которых подключены к входу усилительно-преобразующего блока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен парой идентичмых электродов, размещенных параллельно линиям магнитного поля, в одной из капель ртути оппозитно друг другу, а выводы электродов соединены с выходом усилительно-преобразующего блока.