Диффузионный датчик механических сигналов Советский патент 1984 года по МПК H01G9/22 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диффузионным преобразователям механичес ких воздействий, и может быть испо зовано для измерения ускорения, ск рости, смещения и т,д. Известен диффузионный преобразо тель механических сигналов, состоя щий из полрго корпуса, выполненног из инертного материала, заполненно го электролитом, обрйз ующим совмес но с электродами преобразователь п тока в электрический сигнал - обра тимую окислительно-восстановительную систему, корпус разделен на дв отсека узким каналом, в котором размещен преобразователь потока, ограниченный с торцовых сторон уп-ругими мембранами lj. Наиболее близким к изобретению является диффузионный датчик механических сигналов,, выполненный в виде герметичного полого корпуса, разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, на выходах которого размещены электроды электрохимических ячеек, прич измерительный канал и прилегающие к. перегородке части отсеков заполнены электролитомС2. Недостатком известных техническ решений является невысокая надежность датчиков из-за наличия внутр объема датчика газа, пузырьки кото рого, осаждаясь на стенках измерительного канала, препятствуют диффузии ёлектроактивных ионов к стен кам канала. .. Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в диффузионном Датчике механических сигналов, выполненном в виде герметичного полого корпуса разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, на выходах которого размещены электрод электрохимических ячеек, причем измерительный канал и прилегаквдие к перегородке части отсеков заполнены электролитом, отсеки выполнены в виде суживающихся к концу капилляров с гидрофобной поверхностью, при этом отсеки вакуумированы, а электролит обезгажен. Отсутствие газа внутри объема датчика, достигаемое за счет предварительного обезгаживания электролита и вакуумирования отсеков, исключает возможность блокировки поверхности электродов пузырьками газа, при этом роль упругого элемен та выполняет суживающийся капилляр с гидрофобной поверхностью. На чертеже изображен предлагаемы диффузионный датчик. Датчик содержит герметичный полый корпус 1, выполненный из инертного материала, разделенный на два отсека перегородкой 2, содержащей измерительный канал 3, на выходах которого размещены электроды электрохимических ячеек: два противоэлектрода 4 и два измерительных электрода 5. Измерительный канал и прилегающие к перегородкам части отсеков содержат предварительно обезгаженный электролит 6.- Отсеки выполнены в виде суживающихся к концу капилляров 7 с внутренней гидрофобной поверхностью. Концы отсеков свободны от электролита и вакуумированы. Свободная поверхность электролита у стенки капилляра искривлена и представляет собой выпуклый мениск. Датчик работает следующим образом. После включения источника постоян ного напряжения (порядка О,6-0,9В) в цепи измерительных электродов возникают начальные (фоновые) токи порядка 0,1-0,ЗмА. В качестве выходного сигнала датчика используется напряжение между точками соединения измерительных электродов с соответствующими сопротивлениями нагрузки. При отсутствии механичес- . кого сигнала, направленного вдоль оси чувствительности датчика, вследствие равенства начальных токов измерительных электродов выходное напряжение датчика равно нулю. При наличии механического сигнала, например, ускорения вследствие смещения внутри корпуса датчика инертной массы (электролита) через измерительный канал преобразователя протекает конвективный поток электроактивных ионов, пропорциональный внешнему сигналу. Вследствие диффузии электроактивных ионов к стенкам канала и последующей реакции окисления на стенках измерительных электродов осуществляется преобразование конвективного потока,ионов в пропорциональный электрический сигнал. При этом на одном из измерительных электродов, ближайшем к набегающему потоку, предельный ток диф фузии возрастает, а на другом остается равным начальному току. Это приводит.к возрастанию выходного напряжения датчика, которое по величине и знаку пропорционально внешнему механическому воздействию. При смещении электролита происходит проникновение его в более узкую часть одного из капилляров. Искривление поверхностного слоя жидкости (мениск) приводит к появлению дополнительного давления на жидкость, величина которого пропорциональна поверхностному натяжению и кривизне поверхности, поэтому

проникновение жидкости в суживающийся капилляр создает выталкивающую силу, которая по своему х,арактеру аналогична упругой силе, т.е. пропорциональна смещению.

При постоянной величине внешнего механического сигнала (ускорении) выталкивающая сила уравновещивается инерционной силой. При исчезновении Механического воздействия выталкиващая сила возвращает инертную массу (электролит) в исходное положение.

Упругая система датчика имеет высокую стабильность, малую зависимость от внешних условий (температуры, давления и пр.).

Предварительное вакуумирование отсеков и обезгаживание электролита позволяют исключить блокировку

рабочей поверхности измерительных электродов пузырьками газа, которые могли бы присутствовать в электролите или проникать в -Hero из . объема отсека, свободного от электролита.

Изобретение позволит получить диффузионный датчик с более высокой чувствительностью и надежностью работы, увеличить срок службы в

0 2-2,5 раза.

Предлагаемый датчик может нормально функционировать не только при наличии, но и в отсутствии силы тяжести, т.е. в состоянии невесомос5ти. Кроме того, датчик может использоваться же только для регистрации горизонтальных, но и вертикальных механических сигналов.

ДИФФУЗИОННЫЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, выполненный в виде герметичного полого корпуса, разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, на выходах которого размещены электроды электрохимических ячеек, причем измерительный канал и прилегаю-: щие к перегородке части отсеков заполнены электролитом, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения надежности, отсеки выполнены в виде суживающихся к.концу капилляров с гидрофобной поверхностью, при этом отсеки вакуумироват ны, а электролит обезгажен. ю СП ф ф