Молекулярно-электронный датчик механи-ческих сигналов

с присоединением заявки Лт Гаеударотееииый кетеите СССР9 22 3) Приоритет Опубликовано 30.0 б,8 лам изобретенийи открытий юллетень М 2 иия ЗО.Об, 81 53) УДК 531.787; .91 (088.8). Дата опубликов я оп лонкин ""ф- ", .й."(72) Л вторы изобретени т, Н. тькин и А Б. И,7) Заявите 54) МОЛЕКУЛЯРНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь" зовано для регистрации механических воздействий, например смещений почвы, ускорений и т.п.Известны молекулярно-электронные устройства для регистрации механических воздействий, основанные на электрокинетическом или диФФузионном принципах.Известен электрохимический преобразователь механических воздействий, содержащий корпус, внутренний объем которого заполнен электро-, литом и разделен перегородкой на два отсека, в каждом из которых размещен анод и катод, расположенный в канале перегородки, два чувствитель ных элемента, герметично закрепленных,./на торцах корпуса, источник постоянного йапряжения, подключенный к аноду и катоду через резистор, параллельно которому включен электроизмерительный прибор, последовательно с которым включены дополнительный резистор и диод 1.Недостатком известного устройства является невысокая чувствительность,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик механических воздействий, содержащий диФФузионный преобразователь, выполненный в виде заполненного электролитом корпуса, ограниченного с торцовых сторон мембранами и содержащего перегородку с каналом, делящую корпус на две полости с электродом в каждой из них. Датчик содержит также инерционную массу,подвеатенную на упругом подвесе и связанную с мембраной преобразователя Г 21Недостатком данного датчика яв" ляется ограниченная чувствительност ь., связанная с изменением со временем характеристики мембранного преобгазователя, Кроме того, наличие мембран увеличивает общую жесткость упругой3 84системы, что также приводит к сниже"нию чувствительности датчика.Цель изобретения - повышение чувствительности.Указанная цель достигается тем,что в датчике механических сигналов диффузионный преобразовательвыполнен в виде вертикально ориенти-гврованного замкнутого контура, частично заполненного электролитом, а инерционная масса установлена на шарнире,причем ось вращения инерционноймассы смещена относительно ее центратяжести в плоскости контура диффузионного преобразователя.Так как центр тяжести инерционноймассы не совпадает с осью ее вращения, то при наличии механического воздействия происходит поворот на шарнире инерционной массы. В связи с жестким креплением инерционной массы с преобразователем происходит также поворот последнего, а выполнение преобразователя в виде контура и наличие воздушных объемов приводит к разности уровней электролита, что создает противодействующий . повороту период давления, а это, в свою очередь, приводит к повышению чувствительности датчика по причине уменьшения сопротивленияперетоку электролита из одной камеры в другую, определяемому в известных устройствах наличием мембран и увеличениЮирасхода электролита М= ЬН 81 через канал преобразователя сечения 8 , которая определяется не только величиной инерционной массы М, но и расстоянием АД центра тяжести от оси вращения.1. - длина контура преобразователя 1К в .местность подвеса;а - действующее ускорение.На чертеже схематически представ лена конструкция предлагаемого мо. лекулярно-электроннного датчика механических сигналов.Молекулярно-электронный датчик содержит кожух 1, внутри которого помещен диффузионный преобразователь . 2, выполненный в виде имеющего вид контура полого корпуса, заполненного.частично электролитом 3 и ориен 3003 ф 30 5 10 1.5 20 25 35 40 45 50 55 тированного в вертикальной плоскости. В нижней части корпуса установлен преобразующий элемент 4, содержащий анод и катод, образующие совместно с электролитом обратимую окисМлительно-восстановительную систему. Воздушные камеры корпуса 6 сообщаются капиллярным каналом 9, корпус преобразователя 2 жестко соединен с инерционной массой 5, подвешенной с помощью регулировочного устройства 7 на упругом подвесе 8, к кожуху 1 и установленной на струнном шарнире 10. Крепление упругого подвеса может быть. осуществлено на любом расстоянии с. центра тяжести инерционной массы 5. Точка крепления инерционной массы 5 к упругому подвесу 8 и ось вращения инерционной массы 5 смещены по разные стороны от центра тяжести инерционной массы 5 в плоскости контура преобразователя 2.Инерционная масса 5 соединена с мембранами электроосмотического преобразователя 11 электрического сигнала в механический, выполняющего роль демпфирующего устройства, калибратора и при соответствующем включении в схе му считывания элемента обратной связи.Датчик работает следующим образом. При наличии внешнего механического воздействия (смешения, скорости, ускорения), направленного вертикально, инерционная масса 5, смещаясь наупругом подвесе относительно кожуха 1, проворачиватеся на шарнире в связи с тем, что центр тяжести инерционной массы не совпадает с осью вращения, Вместе с инерционной массой поворачивается и жестко связанный с ней диффузионный преобразователь 2. При этом изменяются уровни электролита в камерах преобразователя и создается перепад давления, определяемый разностью этих уровней. Электролит 3 перетекает через канал преобразующего элемента 4 и на электродах его появляется электрический сигнал, пропорциональный входному механическому воздействию, Таким образом, выходной электрический сигнал на преобразующем элементе образуется как за счет инерционных сил, действующих на массу электролита н получаемых от поворота контура преобразователя,20 5 8430 так и эа счет разности уровней электролита в камерах преобразователя.При размерах предлагаемого датчика Ы 10 М.) Ь 810 М и одинаковых. значениях остальных параметров м,К, а) получают увеличение расхода электролита, а следовательно, и чувствителньости вьи 8%1 Р к ,1 ррлцЪзв "и к: чПрименение предлалагемого датчика позволяет расширить динамический диапазон измерения механических сигиафг лов малого уровня.15 Формула изобретения Молекулярно-электронный датчик механических сигналов, содержащий размещенные в корпусе калибратор,03 6днффузионныи преобразователь и инерционную массу, подвешенную на упругомподвесе и жестко соединенную с диффузионным преобразователем о т л ич,а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чувствительности датчика,диффузионный преобразователь выполнен в виде. замкнутого контура,частично заполненного электролитом,а инерционная масса установлена нашарнире, причем центр тяжести инерционной массы смещен относительноее центра вращения в плоскости контура диффузионного преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 353289, кле И 01 6 9/22, 25.11,70.2. Авторское свидетельство СССРУ 448766, кл. С 01 1. 9/18, 22.12.72843003Составитель Н. федотов Матюхина Техред Э. Чукик Корректор М. Пожодак П Заказ исноеСР илиал ППП "Патент", г. Ужгоро ектная, 4 138/70 Тираж 784 ВНИИПИ Государственного конипо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушск ета СС открыт я наб.