Электрохимический преобразователь

Электрохимический преобразователь

Представляет собой прибор автоматики, измерительной, вычислительной техники, разработанный относительно принципов, которые свойственны для электрохимических процессов и явлений.

В основу прибора могут закладываться исследования: электрокинетические явления, анодное растворение, концентрационная поляризация электродов, катодное электроосаждение и другие электрохимические процессы.

Электрохимический датчик механических колебаний, созданный на принципе концентрационной поляризации, является электрохимической стеклянной или фторопластовой ячейкой. Ячейка наполняется раствором с окисленной и восстановленной формой любого вещества, например ионы, у которых концентрация восстановленной формы превышает концентрацию окисленной формы от 10 до 100 раз. В случае включения в ячейку двух инертных электродов с разными размерами поверхностей величина электрического тока ограничивается процессами массопереноса вещества, которое реагирует относительно микроэлектрода. Получаемые механические колебания корпуса устройства относительно оси чувствительности трансформируются в колебания электролита при рассмотрении относительно микроэлектрода, что повышает гидродинамический перенос взаимодействующего вещества к микроэлектроду, и реакции, которая протекает на нем. Поэтому постоянный фоновый ток пополняется переменной частью тока, характеризуемой наличием данных о внешнем механическом влиянии. Передаточные функции преобразователя, которые отвечают за объединение воздействия и входного сигнала, рассматриваются импедансными свойствами, в которые определен и перекрестный импеданс.

Электрохимический преобразователь перепада давления, линейных и угловых ускорений разработан на электрокинетических явлениях. Пористую капиллярную стеклянную, керамическую перегородку наполняют органической жидкостью, в основном ацетоном. При этом на поверхности капилляров образуется двойной электрический слой, диффузная часть которого при тепловом движении располагается в жидкости, а также может двигаться по поверхности капилляров наряду с жидкостью. В случае наложения перепада давления на перегородку электрический заряд диффузной части двойного электрического слоя уводится движущей жидкостью, а ионный ток устанавливается электродами, которые находятся с двух сторон пористой перегородки. Приборы, которые разрабатываются на принципе электрокинетического явления, в соотношении с приборами, созданными на основе концентрированной поляризации, характеризуются достаточно высоким частотным диапазоном (более 500 Гц) и высоким внутренним электрическим сопротивлением.

К приборам на анодном растворении или катодном электроосаждении относится ртутный кулонометр. Он состоит из прозрачного капилляра, содержащего два столбика ртути, между которыми находится солевой раствор. В случае пропускания через кулонометр тока, на одном из ртутных столбиков, являющимся анодом, отмечается ионизация ртути. На втором столбике, являющемся катодом, отмечается восстановление солей до металла, поэтому объем электролита между электродами движется по капилляру к аноду на величину, которая пропорциональна интегралу тока относительно времени прохождения. Такими устройствами оснащаются приборы для измерения времени наработки, счетчики ампер-часов, приспособления, ориентированные на установление времени. Созданы кулонометры с полным зарядом 3 Кл, способные работать при температуре от -30 и до +70 °C, погрешность производимого интегрирования составляет 2%. В водородном кулонометре в результате прохождения тока на катоде происходит протекание разряда ионов водорода, а на аноде протекает ионизация молекул водорода. В результате образуется перенос газообразного водорода сквозь пористую перегородку, которая насыщается серной кислотой. После переноса из анодной части электродной камеры в катодную получается разность давлений, способная переместить индикаторную жидкость к анодной части на величину, пропорциональную числу пройденного электричества. Счетчик ампер-часов постоянного тока, предназначенный для определения числа электричества в результате заряда и разряда аккумуляторных батарей, характеризуемый пределом трансформации 35 000 А ? ч с погрешностью 4%, использует водородный кулонометр.

Дискретные интеграторы представляют собой устройства для интегрирования тока, вычисления количества импульсов, в основу которых закладывается принцип электрохимических интеграторов с дискретным считыванием. Элементарные дискретные интеграторы состоят из герметической ячейки, в которую устанавливаются два серебряных электрода. Она заполняется раствором NaCl. Один электрод, являющийся электродом-складом, покрывается тонким слоем AgCl и соединяется с отрицательным полюсом источника тока. Второй электрод, являющийся рабочим электродом, подсоединяется к положительному полюсу источника тока. Рабочий электрод создает стадию заряда дискретных интеграторов AgCl, первый же электрод восстанавливает AgCl до металлического серебра, при этом на рабочем электроде образуется пропорциональное количество интегралу тока относительно времени прохождения. В случае смены полярности тока, проходящего сквозь дискретный интегратор, на рабочем электроде происходит восстановление, а на электроде-складе образуется разряд. В результате полного восстановления на рабочем электроде происходит скачкообразный подъем напряжения на дискретном интеграторе (до 0,7—1 В). Для остановки прохождения тока сквозь дискретный интегратор применяются приспособления, основанные на скачке напряжения в конце разряда.

В случае проведения разряда постоянным током получается время, которое до скачкообразного подъема напряжения является пропорциональным числу вещества на рабочем электроде. Количество электричества, которое поступает при интегрировании на дискретный интегратор, находится относительно промежутка времени, заключенного в диапазон от начала включения тока и до конца разряда при фиксированном токе. Полный заряд определяется в 4,5 Юг при погрешности в 1%, температурный режим измерений составляет от -40 до +50 °C.

Эти приборы получили широкое использование как датчики давления, градиенты давления, измерители линейных и угловых ускорений, а также они используются для различных механических и акустических значений для произведения океанологических разработок; как датчики измерения сейсмических колебаний Земли, сейсмических шумов в океане. Концентрационный электрохимический сейсмоприемник обладает чувствительностью в 10 мкВ/мкм смещения грунта на частоте 0,1 Гц. Также разработаны оптические модуляторы, усилители, выпрямители, нелинейные емкости, реле времени, запоминающие, интегрирующие приспособления, генераторы колебаний напряжения и тока. Они представляют собой устройства небольшого размера с малой потребляемой мощностью, отличаются высокой чувствительностью, обладают простой схемой для эксплуатации, надежны, вибростойки и ударостойки.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.