Многоэлектродный электрохимический преобразователь Советский патент 1978 года по МПК H01G9/22 

(54) МНОГОЭЛБКТРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЭС® ATE Л Ь ваюший по постоянному току электрод в не выполняет экранирование интегрального отсека. Эти недостатки обусловлены тем, что входной ток проходит не только по внутренней входной цепи преобразователя, а ответвляется также и во внешний участок выхооной цепи, а в тетроае - также и во вне ний участок экранирующего резервуар элект рода. Кроме того, в результате падения на пряжения на сопротивлении нагрузки в цепи считывающего по постоянному току электрода изменяется напряжение смешения на этом электроде, что дестабилизирует режим работы этого электрода,как экранирующего интегральный отсек. Дополнительным недостатком преобразователя со считывающим по переменному току электродом является низкре сопротивление этой выходной цепи. Что может быть устранено только схемно, например, стабилизацией переменного напряжения между считывающи по переменному току электродом и общим электродом преобразователя. Целью изобретения является повышение точности преобразователя Это достигается тем, ято в предлагаемом электрохимическом преобразователе концентрационного типа, содержащем запол ненный электролитом герметичный корпус, состоящий из резервуара, в котором размещен входной электрод, и интегрального отсека с распопоженными в нем, по меньшей мере, одним считывающим по постоянному току, экранирующим резервуар и общим элктродами, дополнительно введен электрод, экранирующий; интегральный отсе тфичем этот и считывающий по постоянному току электроды расположены по обе стороны общего электрода, который имеет одно или несколько отверстий с концентрацией реагента, близкой к концентрации на его поверхности, а расстояние между экранирующим интегральный отсек электродом и общим электродом, длина отверстия в об щем электроде, расстояния между электропроводными поверхностями этого отверстия в поперечном сечении общего электрода не превышают расстояния между общим и считывающим по постоянному току электродами. В предлагаемом преобразователе функции считывания по постоянному току и экр нирования интегрального отсека выполняют различные электроды. При этом в цепи экранирующего интегральный отсек электро да отсутствует сопротивление .нагрузки, что исключает изменение его напряжения смещения. Кроме того, считывающий по постоянному току электрод удален от экрапирующего интегральный отсек электрода. При этом между ними расположены общий электрод и слой электролита в его отверстии (отверстиях) с относительно вьюокой концентрацией реагента. Это исключает как ответвление входного тока в выходную цепь, так и влияние режима работы считывающего электрода на режим работы экранирующего интегральный отсек электрода. Высокая концентрация реагента в отверстии (отверстиях) общего электрода достигнута благодаря указанным размерам отверстия и расстояниям между электродами в интегр- льном отсеке, исходя из линейного распределения концентрации реагента в диффузионном слое по Нернсту. Это обеспечивает также уменьшение объема интегрального отсека для предотвращения снижения чувствительности и верхней граничной частоты преобргюовате- ля по отношению к известным преобразователям с таким же расстоянием между считывающим по постоянному току и общим электр.одами. Второе отличие преобразователя состоит в том, что,с целью повышения уровня технологии промышленного производства, общий электрод выполнен из нескольких, например, двух элементов, расположенных с перекрытием по длине в разных параллельных плоскостях интегрального отсека бипланарной К1жструкции, а экранирующий интегральный отсек и считывающий по постоянному току электроды расположены с разных сторон этого перекрытия в разных плоскостях интегрального отсека, причем считывакший - внутри периметра противолежащего ему элемен- та общего электрода. Это обеспечивает технологичность предлагаемого преобразователя, свойственную преобразователям плоскостной конструкции, поскольку отверстие в общем электроде щель между его элементами образуется непосредственно при сборке преобразователя, а для изготовления электродов может быть использована тонкопленочная технология. На фиг. 1 изображен описьтаемый преобразователь в разрезе: на фиг. 2-показаны условное графическое изображение и схема включения преобразователя. Преобразователь содержит корпус 1 с расположенными в нем резервуаром 2 и интегральным отсеком 3. В резервуаре 2 размещен входной электрод 4, я в интегральном отсеке 3 - элементы экранирующего резервуар электрода 5, элементы экранирующего интегральный отсек электрода 6, элементы общего электрода 7 и счить ваюший по постоянному току электрод 8 Материал корпуса - стекло, инертное к электролиту, платиновой труппы. Материал электродов - платина или платино-ирипне- вый сплав. Элементы электродов 5 и 6 расположены попарно на противоположных стенках интегрального отсека 3, причем элементы электрода 5 - непосрепственно на вхоае в интегральный отсек 3, а элементы электрода 6 - гл бине отсека, вблизи элементов общего электрода 7. Последнне так же расположены на противоположных ртенках интегрального отсека причем их передние кромки - на равном удалении от электродов 6. Задняя кромка одного из элементов общего электрода 7 расположена в конце интегрального отсека 3, где и задняя кромка противолежащего ему электрода 8, считывающего по постоян ному току. Второй элемент общего электро да 7 расположен между этим электродом 8 и элементом экранирующего интегральны отсек электрода 6. Таким образом, между электродами 6 и 8 находится общий электрод 7 с щелью между его элементами. Расстояния между электродами 5 и 6, 6 и а также между их элементами не превыщают расстояния между считывающим элект родом 8 и общим электродом 7. Заполнение преобразователя электролитом производится через трубку в стенке резервуара 2 (на фигурах не показана), после чего эта труб- ка заваривается. Для тренировки и работы преобра .-теля между его входным 4 и экранирующим электродом 5 резервуара 2 включен источник поляризующего напряжени 9,, а между его общим 7 и экранирующим электродом 6 интегрального отсека - источ ник поляризующего напряжения 10, считывающий по постоянному току электрод 8 подключен к минусу источника напряжения 1О через сопротивление нагрузки 11. Клем мы Вход соединены с входным 4 и общи 7 с электродами преобразователя и служат для подключения источника электрического сигнала. Работа преобразователя происходит следующим образом. С подключением источ ника электрического сигнала к клеммам Вход преобразователя через его входную цепь проходит входной ток. Некоторая част этого тока в зависимости от концентрации реагента в резервуаре 2 ответвляется во внешний участок цепи экранирующего резер вуар электрода . 5, полная величина входного тока проходит по участку электролита между электродами 5 и 6, некоторая часть входного тока в зависимости от концентрации реагента в интегральном отсеке 3 ответвляется также во внещний участок экранирующего интегральный отсек электрода 6, и, наконец, полная величина входно- ГО тока проходит по участку электролита между элементами общего электрода 7, При этом считывающий по постоянному току электрод находится в стороне от входной цепи и удален от экранирующего инт егральный отсек электрода 6, а между ними расположен общий электрод 7 с относительно вью ОКОЙ концентрацией реагента в промежутке между его элементами. Поэтому исключено влияние входного тока на выходкой, а выходного - на экранирование интегральttoro отсека 3. При использовании в качестве электролита растворов йодистого калия и йода величины направлений между электродами преобразователя не должны превышать 0,75 В, а при использовании растворов в димети пформа- МИДе - 1,5 В. Испытания предложенного преобразователя подтвердили эффективность примененных в нем технических решений и преимуществ перед известными преобразователями: отсутствуют скачки выходного тока при подаче и снятии входного тока, изменение знака выходного тока и нелинейность в начале характеристики преобразования независимо от величины входного тока (в пределах миграционного участка входной вольт-амперной характеристки): отсутствует влияние сопротивления нагрузки и напряжения смещения считывающего по постоянному току электрода на дрейф выходного тока в режиме интегрирования и запоминания или на величину тока, потребляемого от источника сигнала,в режиме усиления. Это повыщает точность преобразователя. Верхняя граничная частота предложенного преобразователя определяется расстоянием между общим и считывающим по постоянному току электродами, как и в известных преобразователях, а чувствительность его примерно вдвое ниже. При этом более чем на порядок выще выходное сопротивление, динамические диапазоны входного и выходного токов преобразователя, что способствует расширению области его применения. Формула изобретения 1. Многоэлектродный электрохимический преобразователь концентрационного типа, содержащий заполненный электролитом герметичный корпус, состоящий из резервуара, в котором размещен входной электрод, и интегрального отсека с расположенными в нем, по меньшей мере, одним считывающим по постоянному току, экранирующим резервуар и общим электродами, о т л и ч а ю щ и йгс я тем, что, с целью повышения точности, в интегральный отсек введен экрани-

7

руклций его электрод, причем этот и считывающий по постоянному току электроды ресположены по обе стороны общего электрооа, который имеет одно или несколько отверстий с концентрацией реагента, близкой к концентрации на его поверхности, а расстояние между экранирующим интегральвый отсек и общим электродами, ддина.отверстия в обшем электроде и расстояния межйу его электропроводными пойерхностями & поперечном сечении общего электрода ее превышают расстояния между 60щим и считываюцим по постоянному току электродами.

2. Преобразователь по п. 1, о т л нчающийся тем, что, с целью оовы« шения уровня технологии промыщлениого

8

гфоизводства, общий электрод выполнен из нескольких, например, двух элементов, расположенных с перекрытием по длине в разных параллельных плоскостях интегрального отсека бипланарной конструкции, а экранирующий интегральный отсек и считывающий по постоянному тоху электроды расположены с разных сторон этого перекрытия, причем считывакщий - внутри периметра противолежащего ему элемента общего электрода.

Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:

1.Трейер Bi В. и Гф Электрохимические интегрирующие и аналоговые запоминающие ёлементы, М., 1971. 59-68.

2.Авторское свидетельство СССР № 41464О, кл. Н О1 Д 9/22, 1972,