Измеритель потоков кислорода

111734826 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 536.532: :53.272 (088.8) Опубликовано 15.05,80, Бюллетень18 ао делан изобретений и открытийДата опубликования описания 25.05.80 М. Д. Гераимчук, В. К. Гришин, М. Н. Левин,П, М. Таланчук и Ю. Е. Быстров(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОТОКОВ КИСЛОРОДА 1Изобретение относится к области приборостроения.Известны измерители потоков, состоящие из измерительной полости и чувствительного элемента масс-спектрометра 1.Однако данные измерители имеют сложную и громоздкую конструкцию, обладают невысокой чувствительностью измерения и требуют специального обслуживания. Они теряют работоспособность при наличии динамических перегрузок и вибраций.Наиболее близким, по технической сущ О ности к изобретению является измеритель потоков кислорода, выполненный в виде двух камер - набегающего потока и окружающей среды, разделенных перегородкой с размещенйыми по обе стороны от нее электродами, и содержащий систему снятия сигнала 12,Однако такое устройство отличается низкой надежностью при динамических перегрузках и вибрациях, сложной и громоздкой конструкцией, влиянием различных компо нент газовой смеси, На его работу оказывают влияние изменения температуры и активных компонент газа. Такие измерители имеют также невысокую чувствительность. 2Настройка, подготовка к работе сопряжены с определенными трудностями, так как в случае отсутствия потока необходимо правильно установить нулевой сигнал преобразователя, который даже в случае отсутствия потока будет изменяться в зависимости от давления окружающей среды. Данное устройство не позволяет определить направление потока, так как его показания будут одинаково возрастать, не меняя знак при изменении направления потока.Целью изобретения является повышение надежности, точности измерений, упрощение конструкции и уменьшение размеров устройства,Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве стенки камер и перегородка измерителя потоков кислорода выполнены монолитно из твердого электролита, а на наружной поверхности камер установлен нагреватель.На чертеже показан предлагаемый измеритель.Измеритель состоит из измерительной полости 1, выполненной в виде двух камер, набегающего потока 2 и окружающей среды 3, соединенных между собой перегород734826 формула изобретения 3кой 4, выполненной из твердого электролита, например, из двуокиси циркония, стабилизированной окисью кальция, На обеих сторонах перегородок 4 нанесены пористые электроды 5 и 6, например,из платины, соединенные с системой снятия сигнала (на чертеже не показана). Измерительная полость 1 установлена в корпусе 7 с державкой 8, через которую производится вывод токоподводов к электродам 5 и 6 и к нагревателю 9, установленному между корпусом 7 и наружной поверхностью измерительной полости 1.Работа измерителя заключается в следующем.При отсутствии потока кислорода на входе измерительности полости, химический потенциал (или парциальное давление) кислорода у поверхности электрода 5 будет равным химическому потенциалу (парциальному давлению) кислорода у поверхности электрода 6 и ЭДС между электродами 5 и 6 будет равна "нулю, согласно закону Нернста И НМох-мох ВТ ю РохЕ = -- = - ю4 Р ФР Реа ф и н Фн где Мох, Рох и Мох, Рох - химическии потенциал и парциальное давление кислорода на электродах 6 и 5 соответственно.А так, как в случае стационарных условий, когда поток кислорода отсутствует МД = М ох или Р д = Р х, то Е = О.Таким образом, видим, что при изменении параметров невозмущенной среды, т. е. когда отсутствуют потоки кислорода, выходной сигнал измерителя равен нулю и не зависит от изменения параметров среды (температуры, давления, дополнительных компонент газовой смеси).Когда вход измерительной полости, например, камеры 2 набегающего потока, взаимодействует с потоком кислорода, тогда М"х или Ро"х будет значительно выше Мх или Р и согласно закону Нерста на электродах преобразователя возникает ЭДС, равная разности химических потенциалов14 а.- Мой йТРЖ4 4.г Ро 2. а так как М р х и Р ох определяются потоком кислорода, падающим в измерительную полость, то можно записать, чтоВТМохгде М офх - поток кислорода, попадающий в камеру 2 набегающегопотока; Мх -в камеру 3 окружающей среды.В случае, когда М о х Мх, ЭДС на электродах измерителя будет иметь противоположный знак, что говорит о изменении направления потока кислорода. Таким образом, знак ЭДС измерителя указывает на направление потока. 4Выполнение измерителя в виде измерительной полости из двух камер, соединенных перегородкой из твердого электролита, позволяет значительно упростить конструкцию и уменьшить размеры, Размеры измерителя составляют 3 - 4 мм в диаметре и менее, это позволяет изготавливать измерители потоков для исследования распределения потоков в различных вакуумных системах и аппаратах, которые на вносят возмущение в измеряемый поток. Чем меньше раз меры такого измерителя, тем меньше возмущения претерпевает измерительный поток и тем выше точность. С помощью данных измерителей можно сравнительно просто исследовать распределение потоков через различные сечения, отверстия. Измеритель, благодаря компактной конструкции, малым габаритам, простоте работы и невозмущенности измеряемого потока с высокой точностью производит измерение потоков и их направления при исследовании верхней атмосферы 2 е и космического пространства, Данные измерители обладают высокой надежностью, так как в них отсутствуют такие элементы, как натянутые катоды, сетки, которые быстро выходят из строя в результате вибрации и идинамических перегрузок, которые всегда присущи при проведении измерений с подвижных объектов.Предлагаемое устройство целесообразноиспользовать при исследовании распределения потоков кислорода в вакуумных систе мах, а также для измерения потоков при исследовании верхней атмосферы и косиического пространства. Измеритель потоков кислорода, выполненный в виде двух камер - набегающего по-,тока и окружающей среды, разделенных перегородкой с размещенными по обе стороны, от нее электродами, и содержащий систему снятия сигнала, отличающийся тем, чтос целью повышения надежности, точности измерений, упрощения конструкции и уменьшения размеров, стенки камер и перегородка выполнены монолитно из твердого электролита, а на наружной поверхности камерустановлен нагреватель.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Применение масс-спектрометрическойметодики для определения нарицательныхплотностей и температур компонент верхнейатмосферы. Соков Н, А, и др. Труды ЦАО,вып, 61, М., 1965, с, 28 - 43.2. Яее 1 е 1 гпасйег %, ТЬе Лов о 1гаге 11 ейдазез 1 п Уасццгп зуйегпз апд ргоЫегпз о 1 Мапдаг 1 аайоп о 1 гпеазцг 1 пд 1 есЬп 1 чцез Ргос-.61 Ь 1 п 1. Уасццгп Сопряг,Куо 1 о 1974 То 1 суо 1974, р. 117 - 125 (прототип) .пп 4/5 тная, Редактор И. ШубинаЗаказ 2098/54ЦНИИПИпо де13035, Мосфилиал ППП Составитель Н. ШвыркТехред К, ШуфрицТираж 844Государственного комитета Слам изобретений н открытийква, Ж - 35, Раушскаи наб.,Патент г. Ужгород, ул. Прое аКорректорПодписноеР