Диффузионный датчик механических сигналов

25662 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1) Н 01 С 9/ 3 СТВ ЕТ 5027, 63ство СС О, 1967 ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СПИ САНИ К АВТОРСКОМУ(54)(57) ДИФФУЗИОННЫЙ ДАТЧИК МЕ ХАНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, выполненны в виде герметичного полого корпуса,.разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, навыходах которого размещены электроды электрохимических ячеек, причем измерительный канал и прилегаю-:щие к перегородке части отсековзаполнены электролитом, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельповышения надежности, отсеки выполнены в виде суживающихся к.концу капилляров с гидрофобной поверхностью, при этом отсеки вакуумирова-ны, а электролит обезгажен.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диффузионным преобразователям механических воздействий, и может быть использовано для измерения ускорения, скорости, смещения и т.д.5Известен диффузионный преобразователь механических сигналов, состоящий из полого корпуса, выполненногоиз инертного материала, заполненного электролитом, образующим совместно с электродами преобразователь потока в электрический сигнал - обратимую окислительно-восстановительную систему, корпус разделен на дваотсека узким каналом, в котором 15размещен преобразователь потока,ограниченный с торцовых сторон упругими мембранами(1),Наиболее близким к изобретениюявляется диффузионный датчик механических сигналов, выполненный вниде герметичного полого корпуса,разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, навыходах которого размещены электроды электрохимических ячеек, причем25измерительный канал и прилегающие.к.перегородке части отсеков заполнены электролитом(.21.Недостатком известных техническихрешений является невысокая надежность датчиков из-за наличия внутриобъема датчика газа, пузырьки которого, осаждаясь на стенках измерительного канала, препятствуют диффузии электроактинных ионов к стенкам канала.Цель изобретения - повышениенадежности.1Поставленная цель достигаетсятем, что в диффузионном датчикемеханических сигналов, выполненномв виде герметичного полого корпуса,разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, навыходах которого размещены электроды 45электрохимических ячеек, причемизмерительный канал и прилегающиек перегородке части отсеков заполены электролитом, отсеки ныполненывиде суживающихся к концу капилляров с гидрофобной поверхностью,при этом отсеки накуумированы, аэлектролит обезгажен,Отсутствие газа внутри объемадатчика, достигаемое за счет предварительного обезгаживания электролита и вакуумирования отсеков,исключает возможность блокировкиповерхности электродов пузырькамигаза, при этом роль упругого элемента выполняет суживающийся капилляр фс гидрофобной поверхностью.На чертеже изображен предлагаемыйдиффузионный датчик.Датчик содержит герметичный полый корпус 1, выполненный из инерт" 65 ного материала, разделенный на два отсека перегородкой 2, содержащей измерительный канал 3, на выходах .которого размещены электроды электрохимических ячеек: дна противоэлектрода 4 и два измерительных электрода 5. Измерительный канал и прилегающие к перегородкам. части отсекон содержат предварительно обезгаженный электролит б. Отсеки выполнены в виде суживающихся к концу капилляров 7 с внутренней гидрофобной поверхностью.Концы отсеков свободны от электролита и вакуумированы. Свободная поверхность электролита у стенки капилляра искривлена и представляет собой выпуклый мениск.Датчик работает следующим образом.После включения источника постоян ного напряжения (порядка 0,6-0,9 В) в цепи измерительных электродов возникают начальные (фоновые) токи порядка 0,1-0,3 мА, В качестве выходного сигнала датчика используется напряжение между точками соединения измерительных электродов с соответствующими сопротивлениями нагрузки. При отсутствии механического сигнала, направленного вдоль оси чувствительности датчика, вследствие равенства начальных токов измерительных электродов выходное напряжение датчика равно нулю. При наличии механического сигнала, например, ускорения вследствие смещения внутри корпуса датчика инертной массы (электролита) через измерительный канал преобразователя протекает конвективный поток электроактивных ионов, пропорциональный внешнему сигналу.Вследствие диффузии электроактивных ионов к стенкам канала и после.- дующей реакции окисления на стенках измерительных электродов осуществляется преобразование конвективного потока, ионов в пропорциональный электрический сигнал.При этом на одном из измерительных электродов, ближайшем к набегающему потоку, предельный ток диф фузии возрастает, а на другом остается равным начальному току. Это приводит к возрастанию выходного напряжения датчика,.которое по величине и знаку пропорционально внешнему механическому воздействию.При смещении электролита происходит проникновение его в более узкую часть одного из капилляров.Искривление поверхностного слоя жидкости (мениск) приводит к появлению дополнительного давления на жидкость, величина которого пропорциональна поверхностному натяжениюи кривизне поверхности поэтому1125 бб 7 Составитель М.КривенкоРедактор О,Юрковецкая . Техред М. Кузьма Корректор Ъ,Тяско Эаказ 8549/39 Тираж 682 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Подписное Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4 проникновение жидкости в суживающийся капилляр создает выталкивающую силу, которая по свсему характеру аналогична упругой силе, т.е, пропорциональна смещению.При постоянной величине внешнего 5 механического сигнала (ускорении) выталкивающая сила уравновешивается инерционной силойПри исчезновении механического воздействия выталкивающая сила возвращает инертную массу 10 (электролит) в исходное положение.Упругая система датчика имеет высокую стабильность, малую зависимость от внешних условий (температуры, давления и пр.) . 15Предварительное вакуумирование отсеков и обезгаживание электролита позволяют исключить блокировку рабочей поверхности измерительныхэлектродов пузырьками газа, которые могли бы присутствовать в электролите или проникать в -него из,объема отсека, свободного от электролита.Изобретение позволит получитьдиффузионный датчик с более высокой чувствительностью и надежностьюработы, увеличить срок службы в2-2,5 раза.Предлагаемый датчик может нормально функционировать не только приналичии, но и в отсутствии силытяжести, т.е. в состоянии невесомости. Кроме того, датчик может использоватьсяане только для регистрациигоризонтальных, но и вертикальныхмеханических сигналов,