Электрохимический фильтр инфранизких частот Советский патент 1976 года по МПК H01G9/22 

1

Изобретение относится к электрохимическим преобразователям электрического сигнала, а точнее к устройствам для выделения импульсного сигнала из смеси сигнала с шумом, и может быть использовано в системах обработки и выделения сигра.лов в диапазоне инфракрасных частот.

Известны различные устройства, осуществляющие фильтрацию электрических сигналов на фоне шумовой помехи.

Известный фильтр выполнен в виде канале с непрерывным гидродинамическим потоком электролита. В канале расположены разнесенные в направлении потока входные и выходные электроды. Входные электроды размещены на расстоянии, равном произ ведению дкорости потока на период выделяемого сигнала, а выходные - на рассто;яний, в два раза меньшем. Такой фильтр, основанный на интерференции концентрационных волн, не обеспечивает возможность интегрирования и поэтому не может реализовать динамическую структуру согласован:ного фильтра.

Цель изобретения - получение максй(ального значения «ртно цения сигнал/шум в случае прямоугольного импульсного сигнала и белого шума в области инфранизких частот. Это достигается тем, что устройство, основанное на свойствах обратимой окислительно-восстановительной электрохимической системы, выполнено в виде рабочего ланала с непрерывным гидродинамическим потоком электролита, в котором расположены разнесенные в направлении потока общий и пристенный входной электроды. Ниже по потоку относительно входного электрода, на технологически минимальном расстоянии от него, установлен пристенный интегрирующий электрод, работающий в режиме предельного тока. диффузии и .51Й протяженность в направлении тв некия, равную произведению скорости переноса электроактивного вещества на длительность импульса входного электрического тока, рабочий канал включен в .замкнутый гидродинамический контур, содержащий перекачивающее устройство с регулируемой производительностью. На чертеже схематически изображен предлагаемый фильтр. Заподлицо со стенкой рабочего канала 1 установлены входной 2, интегрирующий 3, и общий 4 электроды. В канале с объемной скор1х:тью 0 протекает раствор электролита, образующего с электродами обратимую окислительно-восстановительную систему. Между общим и интегрирующим элекг тродами включен источник поляризующего напряжения 5, полярность которого и значение напряжения выбраны из условия обеспечения режима предельного тока диффузии электрода 3. При протекании электрического тока в цепи входного электрода изменение концентрации электроактивного вещества, возникающее у поверхности в;:одного электрода в результате электрохимической реакции, переносится гидродинамическим потоком к интегрнрукэщему электроду в виде концентрационной волны длинойt Л 11„-Т, п где и скорость переноса электроактивпного вещества; Т - длительность импульса входного электрического тока. После прохода переднего фронта концентрационной волны изолирующего участка между электродами 2 и 3 электро активное вещество начинает потребляться на электроде 3. С этого момента эффективная площадь электрода 3 (площадь, с которой в данный момент соприкасается концентрационная волна) непрерывно возрастает, чт приводит (при постоянной скорости течения к «налогичному осту предельного тока этого электрода. Рост предельного тока прекращается в тот момент, когда вся кон центрационная волна окажется примыкающей к электроду 3. Если длина концентрационной болны равна протяженности электрода 3, что обеспечивается соответствую .щим выбором скорости течения при заданной длительности импульса, то момент прекращения роста предельного тока соот ветствует его пиковому значению. При дальнейшем перемещении концентрационной золны эффективная площадь электрода непре- |эывно у11 еньшается и соответственно падаёт предельный ток. Таким образом, возрастанке предельного тока электрода 3 является процессом интегрирования входного тока во времени, а процесс спада предельного тока эквивалентен вычитанию задержанного на время Т интегрального значения входного сигнала. Предлагаемый фильтр преобразует входной пря моугольный импульс в треугольный выходной импульс удвоенной длительности. Верщина треугольного импульса совпадает во времени с моментом исчезновения: входного сигнала. Таким образом, предлагаемый фильтр в случае входного сигнала в виде прямоугольного импульса и белого шума реализует в одном элементе функциональную схему согласованного (оптимального) фильтра. При отличии формы импульса входного сигнала от прямоугольной, а шума - от белого, фильтр повышает отношение сигнал/шум, хотя оно и не достигает максимально . возможного значения. ормула изобретения Электрохимический фильтр инфранизких частот, выполненный в виде рабочего канала с непрерывным гидродинамическим потоком раствора электролита, в котором расположены разнесенные в направлении потока общий и пристенный входной электроды, образующие вход устройства, отличающийся тем, что, с целью получения максимального отношения сигнал/шум в случае прямоугольного импульсного сигнала ц белого шума в области инфранизких частот, ниже по потоку относительно входного электрода, на технологически минимальном расстоянии от него, усч-ановлен дополнительный пристенный интегрирующий электрод, протяженность которого в направлении гидродинамического потока равна произведению заданнойскорости переноса электроактивного вещества на ожидаемую длительность импульса входного электрического тока, причем интегрирующий электрод подключен к отрицательному полюсу источника поляризующего напряжения, положительный полюс которого 80- подключен к общему электроду.