Способ определения динамических характеристик твердоэлектролитных преобразователей Советский патент 1980 года по МПК G01L27/00 

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1

Изобретение относится к изме- рительной технике, в частности к способам определения динамических свойств и характеристик высокотемпературных твердоэлектролйтных преобразователей парциальных давлений и потоков кислорода, и может применяться при определении динамических свойств других видов преобразователей, которые обладают обратимыми свойствами.

Известен, способ ,определения диг намических свойств преобразователей, заключающийся в том, что задают определеннуто величину давления а градуируемом объеме и регистрируют изменение сигнала градуируемого при.бор1. По кривой изменения сигнала градуируемого прибора определяют его динамические свойства. Способ применяется при определении динамических характеристик манометрических датчиков давления .

Реализация способа сложна и не обеспечивает необходимой точнЪстй при динамической градуировке измерителей парциальных давлений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому резуль.тдту ,к предлагаемому являетря способ

при котором в емкости, к которой подсоединен градуируемый датчик давления, создают изменения (пульсации, скачок) давления и регистрируют реакцию градуируемого датчика на это изменение, пр которой определяют динамические характеристики датчиков (постоянную времени, время установления, время перерегулирования и

10:т.Д. 2 . . .. .

Известный способ применяется при динамической градуировке систем измерения нестационарных давлений и датчиков в основном избыточных и абсолютных давлений с диапазоном измерения приблизительно до 1 мм рт. ст. При грсщуировке электрохимических твердоэлектролитных датчиков для . {измерения парциальных давлений кис20 лорода в диапазоне 10 . мм рт.ст. применение известного способа невозможно. Невозможность применения способа объясняется сложностью его реализации, а также сложностью получения

25 необходимого закона изменения давления газа в градуируемой вакуумной емкости. Это вызвано большой длительностью переходных процессов в вакуумном объеме, который постоянно

30 откачивается, при скачкообразном

изменении давления в нем. Время уста-, новления динамического равновесияв градуируемом вакуумном,объеме может значительно превышать врейя реакции

градуируемого прибора. - .. Невозможность получения скачкообразного , изменения давления определяется конечной производительностью средств откачки (), диффузионными процессами распространения газа в объеме, сглаживающимии инерционными свойствами коммутирующей аппаратуры и подводных коммуникаций, Работа с кислородом, хранящимся в . баллонах также имеет повышенную опасность. Вышеприведенные недостатки приводят к неопределенности в определении динамических характеристик твердоэлёктролитных преобразователей. Точность динамической градуирс5вкй очень низкая, так как задают ступенча-; тое изменение давления в объеме, при зтом получают неизвестный закон изменения давления. ,

Цель изобретения - повышение точ-: нести, упрощение процесса определения динамических характеристик преобразователей.;;

Поставленная цель достигается тем, что при определении динамических характеристик твердоэлектрических преобразователей путем помещения преобразователя-в градуировочную камеру, подачи возмущающего воз действйя и регистрации реакции преобразователя, возмущающее воздействие задают в виде изменения выходного напряжения твердоэлектролитного преобразователя, а о его динамических характеристиках судят по изменению давления в градуировочной камере,

Сущность способа заключается в следующем.Градуируемый твердоэлектролитный преобразойатёлб устанавли-. ваётся в вакуумный объем, который П95Я55ННО. откачивается насосом и обо рУдованный необходимой контрольно измерительной аппаратурой. С помощью внешнего источника, задают скачкообразное изменение напряжения на электродах твердоэлектролитного преобразователя. Это приводит ,к изменению Йав Гёнйй кислорода в вакуумном объеме за счет выделения кислорода прёоб tJHifSsafTfeJTeM, которой регистрируется контрольно-измерительной аппаратурой. Покривой изменения давления в вакуумном объёме опредёляют динамические характеристики твердоэлёктролитных преобразOJ3ателеи парциальних давле HHW. Измёнение давления в вакуумном объ емё, ПЕ1И при кл адыв а н йи н а пряжения к электродам преобразователя происходит за счет переноса кислорода из электрода сразненкя. кууШый объём. Т. ё. прербр Жз о а ель работаёт в обратном режиме, по срав,нению с режимом измерения. При изготовлении твердоэЛёЛтролитных пое.образователей выбирается твердый электролит с обратимыми электродами Обратимьми считаются такие электроды, которые не создают затруднений переносу кислорода через твердый электролит в разных направлениях (т. е. как от измерительного к электроду сравнения, так и обратно) Поэтому, по изменению давления кислорода на выходе твердоэлектролитного преобразователя, при скачкообразном (или другом законе) изме.нении выходной величины преобразователя, можно судить о динамических свойствах, так как процессы переноса через тёердый электролит взаимообратные.

На чертеже приведена установка реализующая предлагаемый способ.

Установка состоит, из вакуумной камеры 1, которая постоянно откачивается ту рбомолекулярным насосом (на чертеже не показан). Камера оборудована масс- спектрометрическим измерителем парциальных давлений с первичным преобразователем 2 - настраивается на пик кислорода. Другая необходимая контрольно-измерительная аппаратура: это измерители полного давления, температуры на Чертеже не приведены. Она необходима для подготовки установки к-градуировке при выходе на рабочий режим. С помощью внешнего источника

3к электродам градуируемого твердоэлект15олитного преобразователя

4прикладывается скачок напряжения обратного по знаку ЭДС, генерируемой преобразователем при измерении давления и не превышающего напряжения разложения твердого электролита, равного 4,6 В. Можно задать практически любой закон изменения напряжения, т. е; входного воздействия выходного парс1метра преобра зователя. При задании, воздейств получается практически идеальный скчок напряжения (или другой необходимый закон изменения выходной величины твердоэлектролитного преобразователя) . Таким образом, устраняется погрешность градуировки

от неидеальности входного воздействия. В предлагаемом способе закон изменения входного воздействи выходного параметра преобразователя не зависит от причин, связанных с установлением динамического равновесия в градуировочной камере при изменении в,, ней давления, от производтельности насоса, от сорбционных прцессов происходящих при изменении давления. При реализации предлагаемого способа нет необходимости применять сложные устройства для задания закона изменения давления, ем- кости (баллоны) для хранения газа, подводные коммуникации. Это значительно упрощает реализацию способа. Отсутствие кислорода, который хранится в баллонах, обеспечивает безопасность проводимых градуировоч ных работ, что не обеспечивается при проведении градуировки известны ми способами. Применяя предлагаемый способ, производят градуировку твердоэлектролитных преобразователе непосредственно на объектах. Формула изобретения Способ определения динамических характеристик твердоэлектролитных преобразователей путем помещения преобразователя в градуировочную ка ру, подачи возмущающего воздействия и регистрации реакции преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса определения характеристик, возмущающее воздействие задают в виде изменения выходного напряжения твердоэлектролитного преобразователя, а о его динамических характеристиках судят по изменению давления в градуировочной камере. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 329427, кл. G 01 L 27/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР W 267979, кл. G 01 L 27/00, 1970 (прототип).