Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического полей Советский патент 1985 года по МПК H01G9/22 

ел

со со

СГ) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, в частности для измерения различных механических, магнитных и электрических величин, а также для создаиия аналоговых вычислительных устройств и может быть применено в раз личных областях народного хозяйства Известен злектрокинетический : преобразователь, содержагдий запол ненный рабочей жидкостью корпус, раз деленный пористой перегородкой с установленными на ней с обоих сторон электродами на две камеры, В одной из камер размещена дополнительная пористая перегородка с электродами, при помощи которой осуществляется частотная модуляцияизмеряемого сигнала ij. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электрокинетический преобразсватель, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, разделенный пористой перегородкой с размещенными на ней с обоих сторон электродами на две камеры, в торцах которых установлены упругие мембраны, являющиеся совместно с пористой перегородкой преобразователем внешнего воздействия в поток рабочей жидкости 2 , Известные электрокинетические пр образователи могут применяться тольк как датчики механических величин и не обеспечивают измерения и преобразова ния различных физических величин, в том числе магнитного и электрическог полей, что сужает функциональные воз тожностй электрокинетических преобра зователей. Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей за счет не посредственного измерения электричес кого и магнитного полей, Указанная цель достигается тем, что в электрокинетическом преобразователе магнитного и электрического полей, содержащем заполненный рабочей жидкостью корпус, разделенный по ристой перегородкой на две камеры, а также электроды и преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости установленньй в первой камере, электроды выполнены в виде плоскопараллельных пластин и размещены перпендикулярно плоскости пористой перегородки во второй камере, которая расположена во внешнем магнитном или электрическом поле, При г том преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жвдкости выполнен в виде электроосмотической ячейки, состоящей из пористой перегородки с установленными на ней электродами. На Фиг, 1а и 16 представлено схематичное изображеУ1ие электрокинетического преобразователя, в котором одним из входных сигналов является механическое воздействие} на фиг, 2а и 26 - вариант преобразователя, в котором поток рабочей жидкости создается электроосмотической ячейкой. Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического полей содержит заполненный рабочей жидкостью корпус 1, внутри которого расположена пористая перегородка 2, Токосъемные электроды в виде плоскопараллельных пластин 3 расположены в одной из камер преобразователя. Электроосмотическая ячейка, состоящая из второй пористой перегородки 4 с установленными на ней с обоих сторон электродами 5, подключенными к внешнему источнику, размещена во второй камере. Электрокинетический преобразователь ориентирован в пространстве так, что при измерении магнитных полей внешнее магнитное поле с напряженностью Н направлено параллельно плоскости электродов 3 и плоскости пористой перегородки 2 (фиг,1а|. При измерении электрических полей внешнее электрическое поле с напряженностью Е направлено перпендикулярно плоскости электродов 3 и параллельно плоскости пористой перегородки 2 (фиг, а ). Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического полей работает следующим образом. Внешний механический сигнал в.виде ускорения, перемепгения и т,д., преобразованный в перепад давления ЛР, воздействует на рабочую жидкость, заставляя ее протекать через пористую перегородку. При этом из диффузной части двойного электрического слоя, образованного в капиллярах пористой перегородки, выносятся подвижные заряженные ионы одного знака (положительные или отрицательные), При отсутствии внешних полей между токосъемными электродами разность потенциалов не образуется, так как оба электрод 1 расположены симметрично относительно потока жидкости. Если при этом параллельно плоскости электродов и плоскости перегородки воздействует магнитное поле с напряженностью Н, то ионы, вынесенные .из пористой перегородки под действием магнитного поля, будут отклоняться .к одному из электродов, что приводит к появлению между ними разности потенциалов ,, пропорциональной произведению двух величин, т,е. внешнего механического сигнала и виепшего магнитного поля : 8«. 1. Такой преобразователь является умножителем. Если поддержать постоянный церепад давления ЛР, то он может быть измерителем магнитного поля Если на преобразователь действует внешнее электрическое поле Е, то выходной ток Igy будет пропорционален произведению 1в, К,ЕлР; (г|: Следовательно, в таком варианте преобразователь может быть измерителем напряженности электрического поля. Если магнитное поле создается электромагнйтом (на фиг.1 и 2 электр магнит не обозначен), состоящим из намагничивающей катушки L, питаемой постоянным током 1, то при определенных условиях изменение индукции В (или напряженности И в зависи мости от тока в катушке L. может быт линейной s-N-V K где УН - напряжение, подводимое на на магничивающую катушку. Тогда с учетом формул (1 ) и (2 } получим . (З): Таким образом, преобразователь обеспечивает получение выходного сиг нала, пропорционального произведению электрического сигнала и механического воздействия, В элекгрокинетическом преобразователе, в котором преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости вьшолнен в виде электроосмотической ячейки, при подаче электрического постоянного или переменного напряжения U к электродам 5 через электроосмотическую ячейку проходит ток Здр„. В результате возникает поток рабочей жидкости и во второй камере, в которой установлены электроды 3, и появятся одноименные заряды. Под действием внешнего магнитного поля Н на электродах появится . электрический сигнал, пропорциональ ный произведению двух электрических величин или электрических и магнитных величин 8Ы., вых Если напряженность магнитного поля И заменить током, проходящим через намагничивающую катушку, то согласно (4) и (5) получим бы. В таком случае выходное напряжение пропорционально произведению тока и напряжения, т,е. преобразователь измеряет электрическую мощность, Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического полей, сохраняя высокую чувствительность, присущую электрокинетическим преобразователям, значительно расширяет область их применения. Он может быть использован как измеритель магнитного и электрического полей, измеритель электрической мощности, а также как аналоговый умножитель электрических и механических сигналов при создании различных приборов и устройств для систем автоматического регулирования и контроля.

2 I I

Yf// /l///////ff/7 7/ - -УuPa

7777777// y /////7/.

0

BbM

X 0

y7777/

1. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус. разделенный пористой перегородкой на две камеры, a также электроды и преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости, установленный в первой камере, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет непосредственного измерения магнитного и электрического полей, в нем электроды выполнены в виде плоскопараллельньтх пластин и размещены перпендикулярно плоскости пористой перегородки во второй камере, которая расположена во внешнем магнитном или электрическом поле. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что пресл образователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости выполнен в виде электроосмотической ячейки, состоящей из пористой перегородки с установленными на ней электродами.

/ /

&Pe

0

1/6. J

Г

8btx.