Водородный электролитический дискретный датчик

электрод, расположенный в капиллярномотверстии, и один из электродов входнойцепи. Пористая перегорбдка и отверстиезаполнены жидкостью - раствором электро.лита. Свободное пространство заполненоводородом. Один из электролитов ,являепся анодом, другой - катодом. Прилегающие к ним пространства называют соответственно катодным и аноднйм. Капиллярное отверстие в перегородке выполняет 10функцию каналасоединяющего катодное ианодное пространства. Такой канал в момент;Йрохождениячерездатчикзаданногоколичест-;ваэлектричества освобождается от заполняющего его электролита и тут же заполняется им вновь. Поскольку водородвыделяется на катоде и поглощается нааноде, в катодном пространстве давлениебольше, чем в анодном. В связис этимкатодное пространство свободно от жидскости. В анодном жидкость может находиться, но она не заполняет его целиком; поскольку анод должен соприкасаться с водородом.,Соединительный канал датчика междуг"катодным и анодным пространствамипериодически заполняется и освобождается от жидкости. В момент прохождениязаданного количества электричества-жидкость"вытесняется из канала и тутже натекаетвновь, что и служит первичным сигналом. Этот сигнал преобразуется во вторичный электрический сигнад, поступающий в выходную цепь.Благодаря разности давлений водоро" да в катодном и анодном пространствахжидкость, смачивающая поверхность пористой пластины вытеснена на аноднуюсторону пластины, где она образуетповерхностную пленку, В результате про Охождения интегрируемого тока разностьдавлений водорода увеличивается, приэтом жидкость из капиллярного гверстия (канала) вытесняется, В устье капилляра образуется пузырек водорода,который прорывает пленкужидкости,закрывающего это устье. В момент после.прорьва катодное и анодное прострайства соединяются между собой и давленияводорода в них частично. или полностью 50выравниваются до тех пор, пока поддействием сил поверхностного натяженияжидкость вновь. заполняет капиллярноеотверстие,тем самым пространстваразъединяются. В дальнейшем работа55протекает в указанной последовательности. Электроды выходной цепи датчиказамкнуты жидкостью, находящейся в пористой пластине и ее капиллярном, канале. При вытеснении жидкости из каналацепь размыкается, что служит вторичнымсигналом, поступающим в выходную цепьЬ),Однако интегрирующие приборы, в которых эти датчики служат измерительными элементами, отличаются нестабильностью работы, которая объясняетсянеконтролируемым присутствием в жидкости датчика следов поверхностно-активных веществ (ПАВ), а точнее изменением со временем местоположения следов ПАВ на поверхности этой жидкости.Миграция следов ПАВ в жидкости может происходить во время хранения датчика,.при воздействии транспортной тряски и перепадов температуры окружающей среды,в процессе работы датчика (в результате неремещения в нем жидкости) и т,п.ПАВ, адсорбируясь в поверхностном слое,приводят к увеличению его вязкости а,следовательно, и прочности, В тонкихпленках, где поверхность очень велика,а-масса жидкости, заключенная междуповерхностями мала, явления поверхностного натяжения сказываются очень резко, По этой причине из-за миграции следов ПАВ тонкая пленка, возникающая вустье соединительного канала при прорыве пузырькаводорода, в течение времени изменяет свою прочность, Соответственно величина разности давлений водорода, необходимая для прорыва пленки,изменяется, Поскольку соединительныйканал датчика представляет собой капил- ляр, то изменение величины поверхностного натяжения жидкости приводит также к изменению как силы, требуемой для вытеснения жидкости из канала, так и времени последующего затекания жидкости в канал. Это в свою очередь также влияет на разность давлений водорода, требуемую в конечном итоге для срабатывания датчика, и на степень выравнивания давлений водорода в момент соединения катодного и анодного пространства. Остаточнаяразность давлений оказывает влияние на последующее срабатывание датчика. Вследствие этого удатчика такого типа неудовлетворительная стабильность в работе.Цель изобретения - повышение стабильности работы и.чувствительности датчика.Это достигается тем, что в водородном электролитическом дискретном датчике, у которого сигналом о прохождении5 717666 6 заданного количества электричества сду- тыввния датчика разность давлений водожит вытеснение жидкости из канала, СоЭ": рода должна преодолеть сопротивление диняющего квтодное и анодное пространст- вьггеснению жидкости из соединительнова, устье соединительного канала распо- го квнвлв и давление столба жидкости ложено в жидкости, находящейся в анод в анодном прЬстранстве./цом пространстве, причем уровень столба Преодоление сопротивления вьггесцьэтой жидкости находится выше устья, нию жидкости из соединительного канаПлощадь сечения соединительного кд-ла в йредложейцом датчике может зввинала меньше, чем любая из плошадей се сеть от следов ПАВ, и если канал квпилчения в горизонтальнйх плоскостях час лярный, то может бьггь таким же, квкти анодного пространства, содержащейсопротивление вытеснению жидкости изжидкость. капилляра в датчике-прототипе. Но как иНа фиг, 1 схематически изображен в датчике-прототипе, в предложенномпредложенный датчик пе вьр д оже й датчик, первый вариант; датчике эта величина не является опренв фиг. 2 - то же вто о"15деляющей. В датчике-прототипе она была незначительной по отношению к неКаждый из датчиков иг, 1 ид тчиков (фиг, 1, 2 и 3) со- постоянному сопротивлению тонкослойдержит деталь 1 из пористого диэлект- ной пленки, в предложенном датчике онар ( пр мер стекла), на сторонах ко- незначительна по отношению к стабильрика (нап имерой расположены катод 2 и анод 3. О ному сопротивлению, которое оказываетСоединительный канал 4 находится меж- ся давлением столба жидкости и которое ду катодным 5 и вно ныму од тм 5 и внодным 6 пространст- не зависит от ПАВ. Если возникает невами. Часть внодного пространства запоп- которое отличие от нормы при одномнена жидкостью в кдкостью, в которой находится срабатывании, то оно компенсируетсясоединительного канала, причем . датчиком при следующем срабатывании.,ж дкости в анодцом прост" Последнее обеспечивается тем, что датуровень столба жидкости в анранстве выше устья канала, то являетустья канала, Это являет- чик запоминает величину разности давлеся отличительной особенностьюл ой особенностью датчика.ний водорода;в момент срабатывания,В момент срабатывания датчика ир б тывания датчика (после . Это достигается благодаря тому, чтор жд аданного количества элект- водород в катодном и анодном пространст) з канала 4 жидкость вьггес- вах при срабатывании непосредственноричества) из канала 4 жи княется а в жидкости ано н гжидкости анодного пРост- не соединяется, Указанное отличие от ранства появляется пузь 1 рек 7 водо ода.У -р водорода нормы при одном срабатывании может Сигнал во внешнюю цепь может постц ь может посту- иметь место, например, при преждевреческого считывания тате тряски при эксплуатации ца дви-. света 8 и фотоприемник 9, илис помощью жушемся объекте.электродов - контактов 10 и 11 (фиг. 2 . Датчик работает следующим образом.и фиг.ф г. 3), Датчик по первому варианту" При прохождении интегрируемого тока(фиг. 1) представляет собой замкнутое на катоде 2 водород выделяется, а цакольцо, по второму варианту (фиг. 2) -аноде 3 поглощается. Разносгь давленийруб у, ра д ленную вертикальной пере- водорода, возникающая в датчике после городкой(деталь 1) а по т етьема по третьему прохождения звдаццого количества элекг ваоианту (фиг. 3) - т убк в то у (ф . ) трубку в трубкеричества, приводит к вытеснению жидкос( утр руб в - пористый диэлект- ти из соединительного канала 4, вследд р тому, что в предложен за чем пузырек водорода 7 покидает ном датчике устье соединительного кв-устье канала и поднимается вверх в столнала находится в жидкости, уровень ко- бе жидкости (нв фиг. 2). При этом соеорой вы того устья, достигаются дицительный канал вновь заполняется сле ие п еиследующие преимушества. Во-первых жидкостью. Достигнув мецисха жидкости,исключается необходимость прорыва.пузырек переходит в газовую среду. Двтонкой пленки жидкости пузырьком во-лее все повторяется в той же последовадорода при выходе его из соединительного канала и, во-вторых, после проры- .., 55вапузырька не происходит непосредст:- " Следует подчеркнуть, что в предложен- венное соединение водорода, находящего-" ной конструкции не имеет значения ока ся в квтодном и ацодном пространствах, В предложенной конструкции ддя срабазывают цли нет следы ПАВ влияние цввыход пузырька из жидкости. Это обес717666 8электрахимических реакций при протека-нии тока считывания. По этим причинам х при использовании датчйков для высокоточных измерений, а особенно при интегрировании очень слабых токов и напряжений, встраивание электродов выходнойцепи нежелательно." Сравнительные испытания на стабильность различных образцов датчика-прото 10 типа и предложЕнного датчика показали,что колебанияв значениях количества е электричества, соответствующих одномусрабатыванию, составляют у образцовдатчика-прототипа + 10 - 15%, у образ-15 цов предложенного датчика в . не более 1%. 7Ы:ФРЖВаЪЮЮ"тМ," что вйход "пузырькапепЖредйгвенйо не связан с появлениемсигнала. Первйчйьа 4"сйгналом"в ХйтчйкайужйъпроцеСс"вытеснения"- натеканияжидкости в соединительном канаде. ЕслиЗйаметр пузырька равен или превышаетдиаметр той же части анодного йространства, в которой находится жидкость,го диаметр этого Пространства долженбыть больше определенной критическойвеличины. Например, у датчика (фиг. 2)диаметр трубки 6 должен быть йе мене4 мм, если в датчике применен 37%-ныйраствор серной кислоты, обычно исйодьэуемый в водородных интеграторах. Впрживном случае в анодном пространстве может образоваться столб, состоящийиз перемещающихся столбиков жидкостиивойорода, что"отрицательно скажетсяна результатах работы датчика.С целью повышения чувствительности"" предйдженного датчика, площадь сечения"сждинйтельного канала илитойько егоустья следует вьйкййпютьменьшим, чемплощади сечений в горизонтальных плос:- костях той части авбдногр"пространства.где находится жидкость (на фиг. 2).Чувствитедьность увеличивается благода ря тойу, что-вэга 4"блу 4 ае вбзййкающийпузырек водорода имеет меньший объем.Соответственно требуется меньшее количество электричества ддя его образования. В отношении считывания, тоесть. "-"получения вторичного си 1 нма в выходной цепи, отметим следующее. Встраивание электродов - контактов часто позволяет более просто получить выходнойси нал, чем фотоэлектрическим способом.В предложенном датчике (фиг. 2 ифиг.3)в отличие "от датчика-прототипа электроды входной и выходной цепей непосред-.ственно не соединены. Однако здесьимеется некоторая связь (гальваничес-.кая) между; цепямй; гак "какстенкидатчика смочены электролитом. Кроме"того;"при встраивании электродов выходной цепи в некоторых случаях может " "имегь"место перенос водорода из одно- го газового пространства в другоеиз-за формула изобретения 20 1. Водородный электролитический-тем, что, с целью повышения стабильности работы,вйхойное отверстие каналарасположено в электролите анодного пространства, причем мениск столба электролита находитсяййшевыходного отверстия,12, Водородный электролитический дискретный датчик по н. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше"ййя"чувствительности, площадь сечения" -сбединитедьйого" канма меныйе, чем любая из площадей сеченйя "в горизонтальных плоскостях части анодного пространства, содержащей жидкость,Источники информации,принятйе во=внимание- при экспертизе ф. 1, Приборй и"системы управления,М 2, 1975 с. 35. 2. Авторское свидетельство СССР Й 153962, кл, С 01 К 11/44, 1961,(прототип).717666 Составитель Не Ввырковамелькин Техред, М. Келемещ Ко тор М. Дем акто За ктная, 4 П фПатентф, г, Ужгород, ул лиа каз 10294/53. Тираж 1019БНИИПИ Государственногопо. делам изобретений и 113035, Москва, ЖПодписноемитета СССРкрытийРаушская набд.