Диффузионный преобразователь линейной скорости Советский патент 1985 года по МПК G01P3/00 G01L9/18 

Изобртение относится к электрохи мическим преобразователям информации) в частности к преобразователям линейной скорости механических объектов в электрический сигнал, и может быть применено в системах автоматического регулирования и контрол в различных областях народного хозя ства. Известен диффузионный преобразователь линейной скорости, представ ляющий собой совмещенные в одном корпусе безмембранный акселерометр с токовым выходом и тетрод-интегра-г тор, которые имеют гальваническую связь через электролит 1}. Недостатком данного преобразователя является наличие двух нромеясуточньрс звеньев преобразования: расхода электролита в электрический ток и преобразование этого тока в изменение концентрации реагента в измерительном отсеке тетрода инте.гратора. Эти звенья дают основную метрологическую погрешность преобра зования. . . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является диффузионный преобразователь неэлектрических величин, содержавший корпус, два чувствительных объема, между которы ми введены две измерительных камеры содержащие аноды и катоды и соединенные между собой каналами, с размещенными в них считьюающими катода ми и электродами перехвату. Преобра зователь содержит также два источника питания, один из которых подключен к электродам чувствительных объемов, а другой, имеющий среднюю точку, положительными полюсами подключен к анодам, а средней точкой (отрицательньй полюс) через резисто ры -, к катодам измерительных камер {2}. Недостатком известного преобразо вателя является то, что при измерении знака ускорения (при уменьшении скорости до нуля) количество peaгента в измерительных камерах не бу дет равным (концентрации будут разными), Разность концентраций реагента после прекращения действия ускорения определяется выражением (.-ар,р(1),„р(1 где Ср- исходная концентрация электролита, V - скорость электролита в канале, сечение канала, объем измерительной камеры, время действия ускорения. Данная разность концентраций реат ента определяет основную метрологическую погрешность и снижает точность преобразования. Целью изобретения являет.ся повышение точности преобразования. Указанная цель достигается тем что в диффузионный преобразователь линейной скорости, содержащий заключенные в герметичный заполненньШ электролитом корпус анодный и катодные объемы, разделенные диффузионными каналами, измерительные камеры, расположенные между катодными объемами и соединенные измерительным каналом между собой и с катодными . объемами, аноды и катоды, уст анов- « ленные в анодном,катодных объемах и в ; измерительньк камерах,а также экранные электроды, размещенные в диффузионном и измерительном каналах, и источники питания, один из которых подключен ; к аноду и катодам анодного и катодных объемов и к экранным электродам, а другой, имеющий среднюю точку, подключен положительными полюсами к анодам и средней точкой через резисторы к катодам измерительных камер, введен электрод неполного реагирования j который установлен в измерительном канале меяаду измерительными камерами и подключен к средней точке другого источника, при этом измерительный канал вьтолнен плоскопараллельным, а катоды измерительных камер, электрод неполного реагирования и экранные электроды установлены на нижней стороне измерительного канала, причем длина катодов больше длины измерительной камеры в сторону электрода неполного реагирования на полторы высоты измерительного канала, а в сторону экранных электродов на величину длина выступающей част; катода измерительной камеры, высота измерительного канала.

Размер катода 21 - влево и катода 20 вправо выполняются больше анодов 18 и 19 на 1,5 высоты канала 10 с целью предотвращения диффузии реагента из измерительных камер 11 и 12 на электрод 22 в режиме покоя.

Из :&того следует, чтб на выходе схемы появится напряжение Ugyjf, пропорадонадьйое; линейной скорости .движения преобразбвателяо

При уменыпен ш скорости или пол ,нЬй его остановке на чувствительный элемент действуе ускорение обратного знака, а на симметричных элек-; тродах, кроме элекч эода 22, будут происходить аналогичные- процессы,.

Для определения; параметров электрода 22. и его режима работн следует исходить из условия, что начнем будет поглощаться реагент, необходимей для компенсации погрешности концентра13{ии Л с. Решение уравнений для диффузионного тока с ограничёнием по первому члену ряда позволяет определить необходимую длину электрода 22 неполного реагирования

2

Ь-|(.Ье«р(-.)))

Данное выражение получено при ус5 : ловии, что ширина анодов 18 н 19 одинакова и равна ширине электрода 22.

Экспериментальное исследование на лабораторном макете подтвердило достоверность расчетных параметров корректирукадего электрода 22, При этом погрешность измерения скорости уменьшилась не менее, чем на порядок

Предлагаемый преобразователь линейной скорости за счет введения электрода неполного реагирования между измерительными камерами, задания ему необходимого режима работы при оптимальном выборе его длины и подключении его к общей точке источника питания измерительных камер обладает высокими метрологическими характеристиками преобразования измеряемой скорости, что расширяет возможные области его применения.

1. ДИФФУЗИОННЫЙ ПРЕОБРАЗЬВА-ТЕЛЬ ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ, содержащий заключенные в герметичный заполненный; электролитом корпус анодный и катодные объемы, разделенные Диффузионными каналами, измерительные камеры, расположенньш между катодными объемами и соединеннъгё измерительным каV налом между собой и с катрднь1ми объемами, аноды и катоды, установленные в анодном, катодных объемах и в измерительных камерах, а также экранные электроды, размещенные в измерительном и диффузионных каналах, и источники питания, один из которых подключен к аноду и катодам анодного и като.ных объемов и к экранным электродам, а другой, имеющий среднюю точку, подключен положительными полюсами к анодам и средней точкой через резисторы и катодам измеритель ньпс камер, отличающийся тем, что, с целью повьипения точносрти преобразования, в него введен : эяектрод неполного реагирования, который установлей в измерительном ка; нале между измерительншш камерами и подключен к средней точке другого источйика, при этом измерительный канал вьпкшнен плоскопараллельным, а катоды измерительных камер, электрод неполного реагирования и экранные электроды установлены на нижней стороне измерительного канала, причем длина катодов больше длины измерительной камеры в сторону электрода .неполного реагирования на полторы высоты измерительного канала, а в стррону экранных электродов на величину (Л : Vv - дё -- длина выступакяцей части катода измерительной камеры, л - высота измерительного канала, V - максимальная скорость течения электролита в измерительном канале, - коэффициент диффузии. Oi 2, Преобразователь по п.1, о т О л и ч а ю щ и и с я тем, что длина 00 /, электрода неполного реагирования вьтолнена в соответствии с выражением «- {т-Ч -(it)} ..где t - максимальное время действия ускорения.