Электрохимический интегратор сэлектрическим считыванием Советский патент 1976 года по МПК H01G9/22 

нагруЗКи интегратора и другими разделительными конденсаторами и подключена неносредственно к входу управления преобразователя. Для увеличения -крутизны характеристики вход управления - выход чтения (характеристики управления) два одинаковых капиллярных элемента объединены в общую схему так, что как входы управления, так и выходы чтения соединены собой последовательно, а входы считывания - нараллельно. Чтобы получить знакопеременный выходной сигнал, на выход чтения подключают фазочувствительный детектор, опорпым напряжением для которого служит напряжение считывания капиллярного ртутно-электролитического элемента, подаваемое сюда через фазовращатель для обеспечения нужного сдвига фаз но отнощению к выходному сигналу. На фиг. 1 показана нринципиальная электрическая схема предлагаемого электрохимического интегратора; на фиг. 2 - графики зависимости выходного сигнала от смещения межэлектродного промежутка в капилляре (выраженного в долях длины обкладки 1.) под влиянием заряда, npOTeKmei o в цепи управлепия при заданном токе считывания, при различных соотношениях длин межэлектродного зазора /э и длины обкладки /с . Электрохимический интегратор состоит из двух одинаковых капилляр ных ртутно-электролитических элементов, образованных изолирующими герметизированными капиллярами 1, занолненными каждый двумя столблками 2 и 3 ртути, выполняющими функцию электродов, разделенными электролитными зазорами 4 и снабженными электрическими выводами 5 и 6. Входные электроды 2 через выводы 5 и ограничивающий резистор 7 подключены к зажимам 8 на входе управления интегратора, а электроды 3, называемые общлми электродами, через выводы 6 связапы между собой. По концам капилляров 1 расположены экраны 9 и 10, также соединенные с общими электродами 3. Расположенные на капиллярах обкладки 11 емкостных преобразователей соедннены между собой и подключены к одному из полюсов источника 12 напряжения считывания, а общие электроды через разделительный конденсатор 13 подсоедннены к друго.му нолюсу источника 12. Общие электроды 3 через выводы 6 и конденсатор 13 связаны с выходным зажимом 14, а входные электроды 2 через выводы 5 и конденсаторы 15 - с выходными зажимами 16 и 17. Нагрузка (например, вход усил,ителя и т. п.) подключается к зажимам 14, 16 и 17. При протекании в цепи управления униполярного тока через резистор 7 и капиллярпые .ртутно-элбктролитичеок.ие элементы, например, от верхнего зажима 8 входа управления к нижнему, происходит перепое металла согласно законам Фарадея с электрода 2 на электрод 3 у верхнего капилляра и с электрода 3 на электрод 2 у нижнего капиллярного ртутно-электролитического элемента. В результате происходит смещение межэлектродного зазора 4, заполненного электролитом, у верхнего капиллярного ртутпо-электролитического элемента влево, у нижнего - влраво и притом на одинаковую величину, а су.ммарная длина ртутных электродов 2 и 3 в каждом элементе сохраняется прежней. Так как реактивное сопротивление емкостного нреобразователя каждого капиллярного ртутно-электролитичеакого элемента между обкладкой капилляра и заполняющей капилляр жидкостью на несколько норядков выше, чем сопротивление этой жидкости (ртути или электролита), то распределение тока считывания в капилляре по его длине не зависит от иоложепия межэлектродного зазора 4. Вследствие того, что удельное сопротпвление электролита по крайней мере на два порядка больще сопротивления ртути, при предложенной схеме включения выходное переменное напряжение (напряжение чтения), снимаемое с выводов 5 и 6 управления капиллярных ртутно-электролитических элементов зависит практически только от положения межэлектродного зазора 4 относительно обкладки И. Когда зазор данного капиллярного ртутно-электролитического элемента находится справа от обкладки 11 в зоне экрана 10, напряжение чтения максимальное, когда влево от обкладки в зоне экрана 9 - минимальное. Учитывая, что сигнал чтения попадает на выход интегратора в противофазе, получаем, что при промежуточном, среднем положении зазоров 4 под обкладками 11 выходной сигнал интегратора равен нулю, при отклонении в ту или иную сторону сигнал возрастает, достигая максимума, когда в одном капиллярном ртутно-электролитичаском элементе зазор под экраном 9, а в другом - под экраном 10. Емкости разделительпых конденсаторов 13 и 15 выбирают так, чтобы их реактивные сопротивления на частоте считывания были малы по сравнению с остальными сонротивлениями схемы. Входные сопротивления каниллярных ртутно-электролитичеоких элементов (по цепи считывания) определяются реактивными сопроти1влениями емкостных преобразователей, выходные сопротивления (по цепи чтения) - сонротивлением электролита в межэлектродных промежутках 4 на переменном токе и положением этого зазора. Наибольшее напряжение чтения на выходе одной половины схемы где R 3 - сопротивление мржэлектоодного зазора; - реактивное сопротивление емкостного преобразователя. Линейный участок амплитудной характеристики по цепи считывания: т-(-т-)х г; с р Г1 и Ц-, -; KpiLi - R,. где и,,, напряжение считывания источника 12; /(. - длина обкладки И преобразователя;, - сопротивление единицы длины капилляра 1, заполненного ртутью; / Э1 - сопротивление едгшицы длины капилляра 1, заполненного электролитом;со, - реа ктивное сопротивление обкладки 11 - заполнение капилляра на единицу его длины; /р - длина столбика ртути в капилляре у обших электродов 3; /9- длина межэлектродного зазора А - смешение зазора относительно правой кромки обкладки 11, т. е. со стороны обшего электрода 3. Полученные при анализе системы выражения позволяют найти зависимость формы характеристик от основных линейных размеров капиллярного ртутно-электролитического элемента, аналитически определить рабочий диапазон 1л и выбрать оптимальные параметры элемента для предложенного интегратора . /, / №t,)(f Лэ.-Л1./э 2 /, (3) где р Д/(6чт ) макс . пр|Ичем А - наибольшее отклонение расчетной характеристики / ф/л: от касательной, прОведеняой через точку максимальной крутизны этой характеристики. Как видно из кривых (фиг. 2), рассчитанных по полученным-уравнениям на ЭВМ, по мере уменьшения относительной длины межэлектрод«0:Го зазора пра.ктически линейный участок увеличивается, а абсолютная нелинейность, заданная в неизменном диапазоне, например от 0,1 до 0,9 (/7,„ /I,,,) ,,,,., уменьшается. Формула изобретения Электрохимический интегратор, с электрическим считыванием, содержащий двухкапиллярный ртутно-электролитйческий кулонометр с емкостнЫМи преобразователями в виде обкладки на каждом капилляре, цепь управления, цепь сч итывания, образованную последовательно соединенными источником переменного напряжения и разделительным конденсатором, и цепь чтения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени переключения, обеспечения большей кратности, линейиости и стабильности характеристик, уменьшения потребления тока от генератора считывания, цепь считывания включена на обкладки емкостных преобразователей .и на обш,ие для цепей управения и считывания электроды кулонометра, с которыми соединены расположенные по концам капилляров экраны, а цепь чтения, образованная последовательно соединенными разделительными конденсаторами и нагрузкой на выходе устройства, подключена неносредственно к входным электродам кулонометра.