Диффузионный преобразователь линейной скорости

(71) Севастопольский приборостроительный институт(56) 1. Фиш И.Л. и др Диффузионные, преобразователи неэлектрических величин.",Киев. Техника, 1979, с. 96-99.2, Авторское свидетельство СССР У 679836, кл. С 01 1. 9/18, 1978 (прототип)(54)(57) 1. ДИФФУЗИОННЬЗЙ ПРЕОБРАЗОВА . ТЕЛЬ ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ, содержащий заключенные в герметичный заполненный электролитом корпус анодный и катод-, ные объемы, разделенные Диффузионными каналами, измерительные камеры, расположенные между катодными объемами и соединенные измерительным ка-налом между собой и с катодными объемами, аноды и катоды, установленные в анодном, катодных объемах и в измерительных камерах, а также экранные электроды, размещенные в измерительном н диффузионных каналах, и источники питания, один из которых подключен к аноду и катодам анодног и католных объемов и к экранным электродам, а другой, имеющий среднюю точку, подключен положительными полюсами .к анодам и средней точкойчерез резисторы и катодам измеритель. ных: камер, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точнос-. Ъи преобразования, в него введен электрод неполного реагирования, который установлен в измерительном канале между измерительными камерами и подключен к средней точке другого источника, прн этом измерительный канал выполнен нлоскопараллельным, а катоды измерительных камер, электрод неполного реагирования и экранные электроды установлены на нижней стороне измерительного канала, причем длина катодов болыве длины измери ной камеры в сторону электрода неполного реагирования на полторы высоты измерительного канала, а в стррону экранных электродов на величину1 де Й. - длина выступающей части катода измерительной камеры," высота измерительного канала, Ч " максимальная скорость течения электролита в измерительном канале, Р - коэффициент диффузии. 2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что длинаэлектрода неполного реагирования выполнена в соответствии с выражениЧ - максимальная скорость течения электролита в измерительном канале,Э - коэффициент диффузии,при этом длина Ь электрода не 5полного реагирования выполнена всоответствии с выражением фгде 1 - максимальное время действия ускорения.На чертеже представлен диффузионный преобразователь линейной ско 15 рости и схема его включения, общий Вкд вПреобразователь включает в себя корпус 1, анодкьй объем 2 и катодные объемы 3 и 4,в которых расположены анод 5 и катоды 6 и 7, Анодкый ,и катодные объемы связаны между собой через диффузионные каналы 8 и 9, .Катодные объемы через какал 10 соединены с измерительными камерами 11 и 12, которые сообщаются между собой через плоскопараллельный измерктельный канал 13. Экранные электроды 14-17 расположены в каналах , 8-10 и работают в режиме полного реа-Мгкрования.1В измерительных камерах.расположены аноды 18 и 19, а также катоды 20 и 21. В измерительном канале расположен симметрично относительно из .35 мерительных камер электрод 22 неполного реагирования. Преобразователь содержит анодный источник 23 питания, подключенный к аноду 5, к катодам 6,7 и 12 экранным электро дам 14-17, а также источнйк питания измерительных камер, имеющий сред. нюю точку и состоящий из двух встреч" но включенных источников 24 и 25, положительные полюса которых под ключены к анодам 18 к 19 измерительных камер, а отрицательные полюса, являющиеся средней точкой второго источника, подключены к электроду 22 неполного реагирования и через 50 резисторы 26 и 27 - к катодам 20 и 21 измерительных камер. Выходное напряжение пропорциональное линейной скорости корпуса снимается с катодов 20 и 21 в точках А и В. Резис- И торы Зб и 27 и источники 23-25 фобеспечивают необходимые режимы рабОты электродов и всего преобразователя. Преобразователь работает следующим образом.Пусть в начальный момент времени концентрации реагента в любой точке преобразователя одинаковы и равны С, После включения источников 23-25 в цепях электродов 8-21 протекает предельнйй ток диффузии, который создает на сопротивлениях .26 и 27 одинаковые падения напряжения, Следовательйо, выходное напряжение У=О.По .истечении подготовительного времени в камерах 2-4 установится разная плотность электролита из-эа того, что весь реагент будет сосредоточен в анодной камере 2. При движении преобразователя, как указа- но стрелкой на чертеже (слева направо), под действием ускорения вдоль оси .чувствительности возникает течение электролита из анодного объема 2 через канал 8 в катодный объем 3, а также по каналам 1 О и 13 через камеры 11 и 12 и далее в камеру 4 и по каналу 9 в анодный объем 2, Благодаря тому, что катод 16 работает в режиме полного реагирования, в камеру 11 поступает электролит без реагента и вытесняет из него электролит с концентрацией Ср. Этот электролит реагирует на электродах 2 и 22.Поглощенный реагент на электроде 2 будет выделяться в измерительной камере 12 вследствие того, что сопротивление электрической цепи измерительной камеры 11 увеличится из-эа выноса из нее реагента, а сопротивление электрической цепи камеры 12 уменьшится из-за вноса в нее реагента. На аноде измерительной камеры 12 выделяется количество реагента, равное количеству реагента, вытесненному из камеры 11Размеры катода 21 - вправо и катода 20 - влево выпол- няются такими, чтобы на них при те-. чении электролита было полное поглощение реагента. Поэтому из измерительной камеры 12 в катодную камеру 4 поступает электролит .без реагента. Превышение длины этих катодов по сравнению с анодами определяется высотой канала й и максимальной скоростью электролита Р в канале при коэффициенте диффузии электролита Э,и определяется по формула4 ЧЬУ,.г1160314 5Размер катода 21 - влево и катода 20 вправо выполняются больше анодов 18 и 19 на 1,5 высоты канала 10 с цельюпредотвращения диффузии реагента из .измерительных камер 11 и 12 на электрод 22 в режиме покоя.Из этого следует, что на выходе схемы появится напряжение 0, пропорциональноелинейной скорости .движейия преобразователяПри уменьшенни скорости или пол,ной его остановке на чувствительный элемент действует ускорение обрагного знака, а на симметричных элек-.тродах, кроме электрода 22, будут происходить аналогичные процессыДля определения параметров элек-. трода 22 и его режима работы.следует исходить из условия, что нанем будет. поглощаться реагеит, необходимый для компенсации погрешности концентрацииС, Решение уравнений для диузионного тока с ограничением по первому члену ряда позволяет определить необходимую длину электрода 22 неполного реагирования- ( - 1 - и(г.:ехр - - 1)Ц.Данное выражение получено при ус,ловни, что ширина анодов 18 н 19одинакова и равна ширине электрода22. Экспериментальное исследование 1 О .на лабораторном макете подтвердилодостоверность расчетных параметровкорректирующего электрода 22, Приэтом погрешность измерения скоростиуменьшилась не менее, чем на порядок.Предлагаемый преобразователь линейной скорости за счет введенияэлектрода неполного реагированиямежду измерительными камерами, задания ему необходимого режима работы фо при оптимальном выборе его длины иподключении его к общей точке источника питания измерительных камер обладает высокими метрологическимихарактеристиками преобразования измен ряемой скорости, что расширяет возможные области его применения.