Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Касимзаде М.С. Электрокинетические преобразователи информации

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

9.11 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 1412 13 14 > Следующая >>>

ной особенностью установки является использование в качестве излучателя мифраппзкоп частоты Э О Я , питае


мой от генератора		шкррапизкоп		частоты.
Применив	ЭОЯ,	снабженную		пористой перегородкой
из фильтра	Ф-7 П І К И ,		в паре	с ацетоном,		в камере
объемом примерно 50 см3			в пределах		частот	1—20 гц
получено синусоидальное			давление до		15 000	н/м2.

Рис. 59. Электроосмотнческий преобразова тель с реактивным элементом.

Основным достоинством установки являются возмож ность получения регулируемой в широком диапазоне дав лений инфразвуковоп частоты, простота и надежность. Она может т а к ж е успешно применяться для градуировки различных, в том числе и хемотронных датчиков давле ния.

20. КОМБИНИРОВАННЫЕ ЭКП

Комбинируя электроосмотические элементы с генератор ными электрокииетнческими, а т а к ж е диффузионными электрохимическими преобразователями, можно создать функциональные блоки, осуществляющие некоторые ма тематические операции: дифференцирование, умножение, суммирование, усиление, фильтрацию и т. д.

Электроосмотический фильтр низких и инфранизких частот. Совместное использование генераторного элек трокинетического и электроосмотического преобразовате лей позволило предложить электромеханический фильтр [Л. 60]. Прибор построен на принципе использования ча стотной зависимости электроосмотического расхода жид кости с последующим преобразованием расхода в про порциональный электрический сигнал. Принципиально

110

Э К - ф н л ь тр (рис. 60) содержит две ячейки: электроосмотпческую, являющуюся входом прибора, и генераторную электрокинетическую, находящуюся с электроосмотиче ской ячейкой в одном общем корпусе и являющуюся вы ходом прибора.

Фильтруемое

напряжение

подводится

входным

клем

мам. При этом благодаря

электроосмотнческому

эффек

ту и наличию мембран жид

кость в порах перегородки и,

следовательно,

во

всем

объеме

ЭОЯ,

том

числе

общем

вход

объеме,

совершает

пульсирую

Рис.

60.

Электрокипетнче-

щее движение. Вследствие

это

го в

генераторной

ячейке

по

скнй

фильтр

низких

частот.

/ —

ЭОЯ;

—

генераторная

явится

потенциал

протекания,

ячейка;

5 — перегородка; 4 —

который

снимается

выход

общин

объем .

ных

клемм.

Поскольку

объ

емная

скорость

жидкости

зависит

от

. частоты

вход

ного

н а п р я ж е н и я ,

то

выходное

напряжение

при

бора

будет

функцией

частоты.

Устройство

работает

в режиме фильтра

низких

частот. Д л я

данной

преобра-

0,01

0,03 0,06

0,1

0,40,7 1

5 7 10 20

70гц

Рис. 61. Частотная

характеристика

ЭК-фильтра.

зующей

пары

частота

среза

обратно

пропорциональна

V~f,

где / — частота

входного

сигнала.

" Н а

рис.

61 представлена

частотная

характеристика

ЭК - фильтра . Перегородка 3

(см. рис. 60)

изготовлена

из

керамики

Г И К И

Ф-7, перегородка 5 — из

той

ж е ке

рамики

Ф-5.

Р а б о ч а я

жидкость — ацетон. Частота

среза

/>р=1,5 гц. Достоинствами ЭК - фильтра являются надеж

ность и простота конструкции.		Его нижний	частотный
диапазон практически близок к нулю.
Электрокинетический	сумматор	электрических	и	меха
нических величин (Ж-сумматор).		Прибор построен на
принципе сложения	потоков жидкости, создаваемых			под

действием механической слагаемой с электроосмотнче-

ским	потоком,		возникающим	под действием				слагаемой
электрической			величины с последующим			преббразоваии-
ем суммарного			потока в выходной электрический						сигнал
				в генераторной				ЭКЯ .
				Принци п и а				л	ь и	о е
				устройство			предложенно
				го в [Л. 61] ЭК - сумматора
				представлено			на		рис.	62.
				Прибор		состоит из				ге
				нераторной Э К Я и ЭОЯ .
				Один	из	объемов			ячеек
				является		общим.			Объем
				сумматора				ограничен
				упругими		мембранами				и
Рис.	62.	Электрокннетпческпн		залит	рабочей жидкостью .
сумматор.				Суммируемая				механиче
/ — ЭКЯ;	2 —	ЭОЯ;	3 — упругая мем	ская	величина,			например
брана.
				давление р,			воздействует
				на мембрану			генераторной
ячейки, а электрический сигнал ивх					подводится к з а ж и
мам Э О Я . П о д			действием давления* р Б объеме						генера
торной ячейки			при условии	линейности		преобразования
возникает		поток жидкости Qi = Kip.			Электроосмотическая
ж е ячейка создает поток Q2=A' 2 « B x -					Мгновенное значение

общего потока (расхода) жидкости через генераторную

перегородку q = qi + q2=Kip		+ K2UJiX.	Мгновенное	значе
ние напряжения	на выходе и В ых= КзЯ = К\р + ^г"вх, т. е.
пропорционально	сумме мгновенных		значений	входных
сигналов.
Н а графиках	рис. 63	приводятся	экспериментально

полученные характеристики для ЭК--сумматора, генера

торная	ячейка которого содержит пористую перегородку
из керамики		Г И К И	Ф-5, а электроосмотическая	из кера
мики	Г И К И	Ф-7;	рабочая жидкость — ацетон.	Прибор

производит суммирование электрической и механической величин с учетом фазового сдвига между ними с погреш ностью не более 2%.

112

Одним из достоинств его является отсутствие само стоятельного элемента, преобразующего вначале меха нический сигнал в электрический, ибо эта операция вы полняется непосредственно в самом сумматоре. Электро кинетический сумматор имеет линейную характеристику в широком диапазоне входных величин, малый уровень


тепловых			шумов. Он отличается простотой						конструкции,
высокой надежностью и точностью. Рабочий										частотный
диапазон			его начинает
ся	от	частот,		близких
к	нулю, и		простирается
до	нескольких				десят
ков герц. Верхний пре
дел		частоты		исследо
ванного сумматора						со
ставляет			80 гц.	-
	Электрокинетический
смеситель			низких		и	ин-
франизких			частот			(ЭК-
смеситель).			В	отличие			10 20 30 Ы 50 ВО 70 80 м8
от ЭК - сумматора					в	ЭК -	10 20 30 Ы 50 ВО 70 80 м8
от ЭК - сумматора					в	ЭК -	і—і—і—і—і і			\| ' \| '
смесптеле			[Л.	62]		все	і—і—і—і—і і			\| ' \| '
смесптеле			[Л.	62]		все	200	¥00	600	^MHfaj
входные			величины			яв	Рис. 63. Характеристики			ЭК-сумма
ляются			электрически				Рис. 63. Характеристики			ЭК-сумма
ми. В смесителе проис							тора.
ми. В смесителе проис
ходит			суммирование
(смешивание)				двух		и более входных		напряжений, имею

щих в общем, случае различные амплитуды, фазы и часто ты. Прибор основан на принципе суммирования потоков жидкости, образованных в Э О Я входными напряжения

ми, и последующем преобразовании суммарного	потока
в генераторной ячейке в выходной электрический	сигнал.

Мгновенное значение выходного сигнала равно алгебраи ческой сумме мгновенных значений смешиваемых напря жений .

В конструкцию смесителя входят две или более Э О Я

по числу суммируемых напряжений и одна		(общая	для
всех) генераторная	Э К Я .
Принципиальное	устройство ЭК-смесителя, предна
значенного д л я сложения двух напряжений C/Bxi и			и ъ х 2 ,
представлено на рис. 64.
В соответствии	с числом суммируемых	напряжений
прибор содержит две Э О Я и одну генераторную			Э К Я ,
помещенные внутри	корпуса. Электроосмотические		и ге-

Фотозапись кривых, полученных при работе						смесите
ля, представлена на рис. 65. На				рис. 65,а отношение ча
стот	слагаемых	напряжении		составляет	4 0 0 : 1 , на
рис.	6 5 , 6 — 1 0 : 1 .	При	близком	значении частот		может
наблюдаться биение (рис. 65,в).
Электрокпнетнческий			смеситель может		применяться

как сумматор скалярных или векторных электрических величин на низких и инфрашгзкнх частотах. Рабочий тем пературный предел достаточно широк. Н и ж н и й частот ный предел близок к нулю. Прибор прост по конструк ции, надежен в работе, отличается малыми р а з м е р а м и и массой.

21. ПРИБОРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ХЕМОТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Одним из комбинированных приборов, построенных на данном принципе, является усилитель мощности (рис . 66), состоящий из ЭОЯ и электролитического хемотронного датчика (ЭХД) давления [Л. 55, 133]. •

•Входные электрические сигналы, поданные на элек


троосмотическую							ячейку, регулируют ток в выходной
цепи		ЭХД .				П р и		проводи
мости			полярной					жидкости
Ю -	4	ом~1-м-1				м е ж д у				элек
тродами				ЭОЯ		проходит				ток
около		30		мка		[Л.	134,		135] и
ее входная мощность соста
вит	30		мквт.			Хемотронный
датчик,			давления				при			этом
может создать ток в выход
ной	цепи			около			10	ма		при
сопротивлении								нагрузки
100	ом		(выходная					мощность
10 мет).			Следовательно,							ко
эффициент усиления по мощ
ности		при		этих данных						до
стигает			330. П о в ы ш а я						жест
кость			мембран,				описанное
устройство					можно			превра
тить в дифференциатор, т. е.
получить				на	выходе			прибора

ток, пропорциональный		производной входного сигнала
по времени [Л. 52,	136—139]. Д и ф ф е р е н ц и р у ю щ а я		ячей
ка может работать	при	частотах в тысячные доли	герца.

Преимуществом прибора является отсутствие электриче ской связи между входом и выходом.

Рис. 67.	Электрохимический умножитель.
/ —эоя;	2 — эхд.

Электрохимический умножитель (рис. 67) состоит из ЭОЯ и Э Х Д давления, выходной сигнал которого про

порционален	произведению двух	электрических сигналов
/вх и иэ.0 [Л.	52, 55, 135, 140].	\|
2	3	4	S

Рис. 68. Электрохимический генератор импульсов.

Л fi — полупроннцаемые катоды; 2, 5 — ЭХ-детекторы; 3 — ЭОЯ; •• — пори

стый диск; 7,8 — аноды.

П р е д с т а в л я ет интерес электрохимический инфраниз - кочастотный генератор импульсов (рис. 68), описанный в [Л. 141]. Прибор предназначен для генерации перио

дических	электрических	и	гидравлических импульсов
различной формы в цепях			с	малыми	потреблениями
энергии.	Преимуществом	его		является	простота конст
рукции,	надежность, малые		масса и габариты.

22. ПРИБОРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЯВЛЕНИЯХ,

СМЕЖНЫХ С ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИМИ

а) ПРИБОРЫ, ПОСТРОЕННЫЕ НА ОСНОВЕ ПРОВОДНИКА С ПОРИСТОП И З О Л Я Ц И Е Й

Первым из приборов данного принципа является точеч ный зонд, рассчитанный на 9 кгц [Л. 128]. Выходной сиг нал его пропорционален скорости частиц жидкости в пло ской волне. Прибор был использован для бактериологи ческих исследований при определении влияния звуково го поля на микроорганизмы . Изучалась зависимость меж

ду скоростью разрушения бактерий и скоростью							частиц
воды	в испытательном стакане.
В случае платиновой проволоки с хлопчатобумажной
изоляцией зонд имел			плоскую		частотную характеристику
и чувствительность к			плоской		волне	около 10~8		в-м2/н.
Характеристики		его	были	стабильны		в течение	2	мес.
Н а этом ж е		принципе		разработан		[Л. 6] ультразвуко
вой	гидрофон	(рис. 69). Электрокинетический					элемент
(ЭК - элемент),		состоящий		из	медной	проволоки	с	двой

ной хлопчатобумажной изоляцией, помещен в гермети ческую тонкостенную колбу с толщиной сте нок 25,4 мкм. Концы элемента зацементиро ваны. В колбе находится обезгаженная ди

стиллированная	вода.	Н а р у ж н а я	поверх
ность стеклянной	колбы	покрыта	проводя

щей серебряной краской для защиты жид

кости. С н а р у ж и ЭК-элемент	одет в	латун
ные трубки диаметром 3,2 и 7,9 мм.		Трубки
изолированы между собой	шайбой.	Цен-

Рис. 69. Электрокинетический ультразвуковой гидро фон.

/	—	электрокннетическнй		элемент; 2 —		центральный	вывод;
3	—	зацементированные		концы	элемента; 4 — колба;			5 —
трубка диаметром			3,2 мм; 6 —		трубка	диаметром	7,9	мм;
7—		изолирующая	шайба .


тральный проводник 2			присоединяется		к	сетке,		а	вывод
с трубки 5		к катоду предварительного			усилителя.				Вывод,
с трубки 6		заземляется .
При частоте 200 кгц			п использовании			10~4 н. раствора
NaCl	чувствительность		прибора	составляет			10~G		в-м2/н.
На	дистиллированной		воде	при тех		ж е		условиях
получена чувствительность 2- 10~7 в-м2/н.						Срок		сохране
ния	этой величины до		четырех месяцев. Основным пре
имуществом указанных			приборов является				возможность

микроминиатюризации зонда, что особенно важно при исследовании ультразвуковых полей частотой свыше 100—200 кгц.

б) ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНЫЕ (РТУТНО-ЭЛЕКТРОЛПТИЧЕСКИЕ) П Р И Б О Р Ы

Электрокапиллярные преобразователи удовлетворяют многим требованиям, предъявляемым к современным эле ментам автоматики и измерительной техники. К достоин ствам их следует добавить такие качества, как принци пиальная возможность микроминиатюризации и сравни тельно высокая селекция входной информации при

чрезвычайной	простоте конструкции.
В [Л. 4, 38, 49, 50, 85, 112—152, 159] приведены		описа
ния различных	конструкций электрокапиллярных	датчи

ков дл я измерения параметров технических и биологиче ских объектов. Так, в [Л. 50] описано применение элек трокапиллярных преобразователей для измерения меха нических движений человеческого тела и измерения низ ких давлений (несколько миллиметров ртутного столба) . С помощью этих приборов измерялся тремор руки и плетизмограмма кончика пальца при медицинском обследо вании пациентов. Описываемый датчик имеет малые га

бариты и		массу	(примерно	0,8	г) и позволил		заменить
более сложные и дорогие датчики с посторонним								источ
ником питания. П р е д л о ж е н н а я					в Институте проблем уп
равления		технология позволила			создать преобразователь
с	высокой чувствительностью				(около	9 мв •		сек2/см)
в	сравнительно		широком	амплитудном		диапазоне			(до
30	см/сек2),	сохраняющий		эти	параметры	стабильными
в течениедвух лет.
	На основе ртутно-электролитического					преобразовате
ля	в том ж е институте был разработан датчик						дл я изме
рения артериального давления					по аускультативному				ме-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 1412 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ