Датчик переменных давлений Советский патент 1984 года по МПК G01L9/18 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройства для преобразованиямеханических воздействий в электрический сигнал, и .. может быть использовано при измерениях переменных давлений инфранизкой частоты в жидких и газовых средах.

Известен датчик для измерения переменных давлений в жидких и газовьос средах, содержащий компенсационную камеру и две рабочие камеры, заполненные электролитом с установленными в них вспомогательными электродами. Рабочие камеры соединены между собой через капиллярньш канал, в котором расположены считывающие электроды, .Рабочие камеры закрыты мембранами, одна из которых соединена с объемом компенсационной камеры. Изменение давления в компенсационной камере обеспечивает изменение нижней граничной частоты измеряемых воздействий lj .

Однако данный датчик не обеспечивает регулирование частотных характе- ристик непосредственно в рабочем режиме без их разгерметизации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик переменных давлений, содержащий заполненные электролитом две рабочие камеры, в которых установлены вспомогательные электроды. Камеры соединены между собой через канал, в.котором размещены считывающие электроды, а торцы камер закрыты упругими мембранами. Кроме того, датчик снабжен компенсационной камерой с установленной в ней электролизной ячейкой, состоящей из двух .инертных электродов, разделенных слоем электролита. Объем компенсационной камеры сообщается с объемом электролизной ячейки через специальное отверстие, являющееся жидкостной ловушкой 2j .

Изменение частотных характеристик датчика осуи,ествляется пропусканием постоянного тока через электроды электролизной ячейки, что приводит к вьщелению газовой фазы, а следовательно, к увеличению давления в компенсационной камере. .

Недостатком указанного датчика является невысокая надежность его в работе вследствие того, что электролит несмотря на наличие жидкостной ловушки может в виде отдельных капель попасть на поверхность мембраны, что приводит к неуправляемому изменению ее жесткости, а следовательно, к изменению частотных характеристик датчика.

Кроме того, наличие различного по составу газового объема компенсационной камеры не обеспечивает стабильности давления при длительной эксплуатации.

Целью изобретения является, повышение надежности работы датчика и обеспечение независимости и расположения датчика в пространстве.

Указанная цель достигается тем, что в датчике переменных давлений, содержащем заполненные электролитом и соединенные методу собой каналом две рабочие камеры, в торцах которых установлены мембраны, считывающие и вспомогательные электрода, установленные соответственно в канале и рабочих камерах, компенсационную камеру и электролизную ячейку, при этом компенсационная камера размещена со стороны одной из мембран, а электролизна ячейка, состоящая из двух инертных электродов, разделенных слоем электролита, установлена в компенсационной камере, последняя заполнена водородом, а электроды электролизной ячейки установлены относительно друг друга коаксиально и разделены пористой гидрофильной перегородкой, пропитанной водным раствором поглотителя кислорода и гидрата окиси щелочного металла, при этом внешний электрод выполнен в виде спиральной сетки.

При этом в качестве поглотителя кислорода используется 1,2,3-триоксибензол, а в качестве гидрата окиси щелочного металла - 20%-ньй водный раствор .гидрата окиси калия при следующих соотношениях компонентов, г/л:

Гидрат окиси калия 230-240

1,2,3-Триоксибензол 43-48

Дистиллированная вода Остальное

На чертеже схематически представ,лен датчик, переменных давлений.

Датчик содержит две рабочие камеры 1 и 2, заполненные электролитом и соединенные между собой соединительным каналом 3, считывающие 4 и вспомогательные 5 элекгроды, компенсационную камеру 6, упругую мембрану 7, ограничивающую камеру 1 от окружающей среды, и мембрану 8, с помощью -которой рабочая камера 2 сообщается с компенсационной камерой 6. В компенсационной камере 6 установ лена электролизная ячейка, вьтолненна в виде цилиндрической капсулы с полым центральным электродом 9 и охватывающим его спиральным электродом 10, изолированным от центрального электрода слоем пористого гидрофильного материала 11, например несколькими слоями мягкой капрс)йовой ткани. Гидрофильньм материал пропитан электролитом на основе 20%-ного раствора гидрата окиси калия (КОН) с добавкой 1,2,3-триоксибензола из расчета 45 г/л. Центральньш электрод 9 служит анодом электролизной ячейки и.изготовлен из индифферентного к электролиту материала, например никеля с платинированной рабочей поверхностью. Спиральный электрод 10, являющийся катодом, выполнен из тонкой никелевой проволоки диаметром 100-250 мкм и намотан с натягом для удержания гидрофильного материала 11 на электроде 9. Датчик переменных давлений работает следующим образом. При воздействии на мембрану 7 давления окружающей среды, превышающего давление в компенсационной камере 6, возникает переток электролита из рабочей камеры 1 в камеру 2 через соединительный канал 3 и на считывающих электродах 4 появляется сигнал, пропорциональньй измеряемому давлению. Регулирование частотной характерис тики датчика осуществляется путем подачи электрического тока на электроды 9 и 10 электролизной ячейки. При этом в результате действия электри- ческого тока электролит, содержащийся в пористом гидрофильном материале 11, разлагается с вьделением водорода на электроде 10 и кислорода - на электроде 9. Находящийся в составе электролита 1,2,3-триоксибензол, будучи сильным восстановителем, связывает выделяющийся на электроде 9 молекулярный кислород, предотвращая тем самым поступление его в компенсационную камеру и обратную реакцию с водородом. Выделение газообразного водорода ведет к повышению давления в компенсащюнной камере 6 и к соответствующему изменению частотной характеристики датчика. Таким образом, необходимое изменение частотной характеристики .датчика в сторону увеличения нижней граничной частоты обеспечивается пропусканием через электролизную ячейку контролируемого значения электрического тока в течение заданного наперед промежутка времени. После установления требуемой- частотной характеристики датчика цепь питания электролизной ячейки отключается. Конструктивное вьшолнение электролизной ячейки датчика переменных давлений в виде отдельной цилиндрической капсулы обеспечивает надежное регулирование частотных характеристик датчика в любом его пространственном положении, исключает попадание химически активного электролита ячейки на упругую мембрану и повьщ1ает технологичность конструкции датчика в ;Целом.

1. ДАТЧИК ПЕРЕМЕННЫХ АВЛЕНИЙ, содержащий заполненные электролитом и соединенные между собой каналом две рабочие камеры, в торцах которых установлены мембраны, считывающие и вспомогательные электроды, установленные соответственно в канале и рабочих камерах, компенсационную камеру и электролизную ячейку, при этом компенсационная камера размещена со стороны одной из мембран, а элек-тролизная ячейка, состоящая из двух инертных электродов, разделенных слоем электролита, установлена в объеме компенсационной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и обеспечения независимости расположения датчика в пространстве, компенсационная камера заполне;на водородом, а электроды электролизной ячейки установлены относительно друг друга коаксиально и разделены пористой гидрафильной перегородкой, пропитанной водньм раствором поглотителя кислорода и гидрата окиси щелочного металла,при этом внешний электрод выполнен в виде спиральной сетки. 2. Датчик ПОП.1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве погло-. тителя тсислорода используется 1,2, 3-триоксибензол, а в кач,естве гидрата окиси щелочного металла - 20%-ный водный раствор гидрата окиси калия при следующих соотношениях компонентов, г/л: Гидрат окиси калия 230-240 :о 1,2,3-Триоксибензол 43-48 О Дистиллированная вода Остальное со