SU1103097A1

SU1103097A1 - Variable pressure pickup

Info

Publication number: SU1103097A1
Application number: SU833557333A
Authority: SU
Inventors: Валентин Иванович Вертяев; Борис Никифорович Костенко; Виктор Иванович Белойваненко
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1984-07-15

Abstract

1. ДАТЧИК ПЕРЕМЕННЫХ АВЛЕНИЙ, содержащий заполненные электролитом и соединенные между собой каналом две рабочие камеры, в торцах которых установлены мембраны, считывающие и вспомогательные электроды, установленные соответственно в канале и рабочих камерах, компенсационную камеру и электролизную чейку, при этом компенсационна камера размещена со стороны одной из мембран, а элек-тролизна чейка, состо ща из двух инертных электродов, разделенных слоем электролита, установлена в объеме компенсационной камеры, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности и обеспечени независимости расположени датчика в пространстве , компенсационна камера заполне;на водородом, а электроды электролизной чейки установлены относительно друг друга коаксиально и разделены пористой гидрафильной перегородкой , пропитанной водньм раствором поглотител кислорода и гидрата окиси щелочного металла,при этом внешний электрод выполнен в виде спиральной сетки. 2. Датчик ПОП.1, от л и ч а ю щ и и с тем, что в качестве погло-. тител тсислорода используетс 1,2, 3-триоксибензол, а в кач,естве гидрата окиси щелочного металла - 20%-ный водный раствор гидрата окиси кали при следующих соотношени х компонентов, г/л: Гидрат окиси кали 230-240 :о 1,2,3-Триоксибензол 43-48 О Дистиллированна вода Остальное со 1. SENSOR OF VARIABLE AVLENIY, containing two working chambers filled with electrolyte and interconnected by a channel, the ends of which have membranes that read and auxiliary electrodes installed respectively in the channel and working chambers, a compensation chamber and an electrolysis cell, while the compensation chamber is placed from one of the membranes, and the electrolysis cell consisting of two inert electrodes, separated by an electrolyte layer, is installed in the volume of the compensation chamber, characterized in that In order to increase the reliability and ensure the independence of the sensor in space, the compensation chamber is filled with hydrogen and the electrodes of the electrolysis cell are set relative to each other coaxially and separated by a porous hydraphilic partition wall saturated with an oxygen scavenger solution and an alkali metal oxide hydrate, while the outer the electrode is made in the form of a spiral grid. 2. Sensor POP.1, from l and h and y and with the fact that in quality has absorbed. titanium oxygen titers use 1,2, 3-trioxybenzene, and as an alkali metal hydroxide, a 20% aqueous solution of potassium hydroxide is used in the following component ratios, g / l: potassium hydroxide 230-240: about 1, 2,3-Trioxybenzene 43-48 O Distilled water The rest with

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к устройства дл преобразовани механических воздействий в электрический сигнал, и .. может быть использовано при измерени х переменных давлений инфранизкой частоты в жидких и газовых средах.The invention relates to a measurement technique, in particular, to a device for converting mechanical effects into an electrical signal, and can be used to measure variable pressures of infra-low frequency in liquid and gaseous media.

Известен датчик дл измерени переменных давлений в жидких и газовьос средах, содержащий компенсационную камеру и две рабочие камеры, заполненные электролитом с установленными в них вспомогательными электродами. Рабочие камеры соединены между собой через капилл рньш канал, в котором расположены считывающие электроды, .Рабочие камеры закрыты мембранами, одна из которых соединена с объемом компенсационной камеры. Изменение давлени в компенсационной камере обеспечивает изменение нижней граничной частоты измер емых воздействий lj .A known sensor for measuring variable pressures in liquid and gaseous media, comprising a compensation chamber and two working chambers filled with electrolyte with auxiliary electrodes installed in them. The working chambers are interconnected through a capillary channel in which the reading electrodes are located. The working chambers are closed by membranes, one of which is connected to the volume of the compensation chamber. The change in pressure in the compensation chamber provides the change in the lower limit frequency of the measured effects lj.

Однако данный датчик не обеспечивает регулирование частотных характе- ристик непосредственно в рабочем режиме без их разгерметизации.However, this sensor does not provide adjustment of the frequency characteristics directly in the operating mode without depressurization.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс датчик переменных давлений, содержащий заполненные электролитом две рабочие камеры, в которых установлены вспомогательные электроды . Камеры соединены между собой через канал, в.котором размещены считывающие электроды, а торцы камер закрыты упругими мембранами. Кроме того , датчик снабжен компенсационной камерой с установленной в ней электролизной чейкой, состо щей из двух .инертных электродов, разделенных слоем электролита. Объем компенсационной камеры сообщаетс с объемом электролизной чейки через специальное отверстие, вл ющеес жидкостной ловушкой 2j .The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a variable pressure sensor containing two working chambers filled with electrolyte in which auxiliary electrodes are installed. The chambers are interconnected through a channel in which the reading electrodes are placed, and the ends of the chambers are closed by elastic membranes. In addition, the sensor is equipped with a compensation chamber with an electrolysis cell installed in it, consisting of two inert electrodes separated by a layer of electrolyte. The volume of the compensation chamber communicates with the volume of the electrolysis cell through a special opening which is a liquid trap 2j.

Изменение частотных характеристик датчика осуи,ествл етс пропусканием посто нного тока через электроды электролизной чейки, что приводит к вьщелению газовой фазы, а следовательно , к увеличению давлени в компенсационной камере. .The change in the frequency characteristics of the axle sensor is made by passing a direct current through the electrodes of the electrolysis cell, which results in a gaseous phase, and consequently, an increase in pressure in the compensation chamber. .

Недостатком указанного датчика вл етс невысока надежность его в работе вследствие того, что электролит несмотр на наличие жидкостной ловушки может в виде отдельных капель попасть на поверхность мембраны, что приводит к неуправл емому изменению ее жесткости, а следовательно, к изменению частотных характеристик датчика.The disadvantage of this sensor is its low reliability in operation due to the fact that the electrolyte, despite the presence of a liquid trap, can in the form of separate drops fall onto the membrane surface, which leads to an uncontrolled change in its rigidity and, consequently, to a change in the frequency characteristics of the sensor.

Кроме того, наличие различного по составу газового объема компенсационной камеры не обеспечивает стабильности давлени при длительной эксплуатации .In addition, the presence of a different composition of the gas volume of the compensation chamber does not ensure the stability of the pressure during long-term operation.

Целью изобретени вл етс , повышение надежности работы датчика и обеспечение независимости и расположени датчика в пространстве.The aim of the invention is to increase the reliability of the sensor and to ensure the independence and location of the sensor in space.

Указанна цель достигаетс тем, что в датчике переменных давлений, содержащем заполненные электролитом и соединенные методу собой каналом две рабочие камеры, в торцах которых установлены мембраны, считывающие и вспомогательные электрода, установленные соответственно в канале и рабочих камерах, компенсационную камеру и электролизную чейку, при этом компенсационна камера размещена со стороны одной из мембран, а электролизна чейка, состо ща из двух инертных электродов, разделенных слоем электролита , установлена в компенсационной камере, последн заполнена водородом , а электроды электролизной чейки установлены относительно друг друга коаксиально и разделены пористой гидрофильной перегородкой, пропитанной водным раствором поглотител кислорода и гидрата окиси щелочного металла , при этом внешний электрод выполнен в виде спиральной сетки.This goal is achieved by the fact that the variable pressure sensor containing two working chambers filled with electrolyte and connected to the method as a channel has membranes at the ends of which read and auxiliary electrodes are installed respectively in the channel and working chambers, the compensation chamber and the electrolysis cell The compensation chamber is placed on the side of one of the membranes, and the electrolysis cell, consisting of two inert electrodes separated by a layer of electrolyte, is installed in the compensation cell. the chamber, the latter is filled with hydrogen, and the electrolysis cell electrodes are mounted relative to each other coaxially and separated by a porous hydrophilic partition, impregnated with an aqueous solution of an oxygen scavenger and an alkali metal oxide hydrate, while the external electrode is in the form of a spiral grid.

При этом в качестве поглотител кислорода используетс 1,2,3-триоксибензол , а в качестве гидрата окиси щелочного металла - 20%-ньй водный раствор .гидрата окиси кали при следующих соотношени х компонентов, г/л:At the same time, 1,2,3-trioxybenzene is used as an oxygen absorber, and a 20% aqueous solution of potassium oxide hydrate is used as an alkali metal oxide hydrate with the following component ratios, g / l:

Гидрат окиси кали 230-240Potassium Oxide Hydrate 230-240

1,2,3-Триоксибензол 43-481,2,3-Trioxybenzene 43-48

Дистиллированна вода ОстальноеDistilled Water Else

На чертеже схематически представ,лен датчик, переменных давлений.The drawing schematically presents, flax sensor, variable pressures.

Датчик содержит две рабочие камеры 1 и 2, заполненные электролитом и соединенные между собой соединительным каналом 3, считывающие 4 и вспомогательные 5 элекгроды, компенсационную камеру 6, упругую мембрану 7, ограничивающую камеру 1 от окружающей среды, и мембрану 8, с помощью -которой рабоча камера 2 сообщаетс с компенсационной камерой 6. В компенсационной камере 6 установ лена электролизна чейка, вьтолненна в виде цилиндрической капсулы с полым центральным электродом 9 и охватывающим его спиральным электродом 10, изолированным от центрального электрода слоем пористого гидрофильного материала 11, например несколькими сло ми м гкой капрс)йовой ткани. Гидрофильньм материал пропитан электролитом на основе 20%-ного раствора гидрата окиси кали (КОН) с добавкой 1,2,3-триоксибензола из расчета 45 г/л. Центральньш электрод 9 служит анодом электролизной чейки и.изготовлен из индифферентного к электролиту материала , например никел с платинированной рабочей поверхностью. Спиральный электрод 10, вл ющийс катодом, выполнен из тонкой никелевой проволоки диаметром 100-250 мкм и намотан с нат гом дл удержани гидрофильного материала 11 на электроде 9. Датчик переменных давлений работает следующим образом. При воздействии на мембрану 7 давлени окружающей среды, превышающего давление в компенсационной камере 6, возникает переток электролита из рабочей камеры 1 в камеру 2 через соединительный канал 3 и на считывающих электродах 4 по вл етс сигнал, пропорциональньй измер емому давлению. Регулирование частотной характерис тики датчика осуществл етс путем подачи электрического тока на электроды 9 и 10 электролизной чейки. При этом в результате действи электри- ческого тока электролит, содержащийс в пористом гидрофильном материале 11, разлагаетс с вьделением водорода на электроде 10 и кислорода - на электроде 9. Наход щийс в составе электролита 1,2,3-триоксибензол, будучи сильным восстановителем, св зывает выдел ющийс на электроде 9 молекул рный кислород, предотвраща тем самым поступление его в компенсационную камеру и обратную реакцию с водородом . Выделение газообразного водорода ведет к повышению давлени в компенсащюнной камере 6 и к соответствующему изменению частотной характеристики датчика. Таким образом, необходимое изменение частотной характеристики .датчика в сторону увеличени нижней граничной частоты обеспечиваетс пропусканием через электролизную чейку контролируемого значени электрического тока в течение заданного наперед промежутка времени. После установлени требуемой- частотной характеристики датчика цепь питани электролизной чейки отключаетс . Конструктивное вьшолнение электролизной чейки датчика переменных давлений в виде отдельной цилиндрической капсулы обеспечивает надежное регулирование частотных характеристик датчика в любом его пространственном положении, исключает попадание химически активного электролита чейки на упругую мембрану и повьщ1ает технологичность конструкции датчика в ;Целом.The sensor contains two working chambers 1 and 2, filled with electrolyte and interconnected by a connecting channel 3, reading 4 and auxiliary 5 electrogroups, a compensation chamber 6, an elastic membrane 7, limiting the chamber 1 from the environment, and a membrane 8, with the help of which chamber 2 communicates with compensation chamber 6. A compensation cell 6 contains an electrolysis cell filled in the form of a cylindrical capsule with a hollow central electrode 9 and a spiral electrode 10 enclosing it, isolated from the center the electrode electrode with a layer of porous hydrophilic material 11, for example, several layers of soft capricene tissue. The hydrophilic material is impregnated with electrolyte based on a 20% potassium hydroxide (KOH) solution with the addition of 1,2,3-trioxybenzene at the rate of 45 g / l. The central electrode 9 serves as the anode of the electrolysis cell and is manufactured from an electrolyte-insensitive material, for example, nickel with a platinized working surface. The spiral electrode 10, which is the cathode, is made of thin nickel wire with a diameter of 100-250 microns and is wound with tension to hold the hydrophilic material 11 on the electrode 9. The variable pressure sensor operates as follows. When the membrane 7 is exposed to an ambient pressure exceeding the pressure in the compensation chamber 6, an electrolyte flow from the working chamber 1 to the chamber 2 occurs through the connecting channel 3 and a readout signal appears on the readout electrodes 4 proportional to the pressure measured. The frequency response of the sensor is controlled by applying an electric current to the electrodes 9 and 10 of the cell. In this case, as a result of the electric current, the electrolyte contained in the porous hydrophilic material 11 decomposes with hydrogen deposited on the electrode 10 and oxygen on the electrode 9. The 1,2,3-trioxybenzene contained in the electrolyte, being a strong reducing agent molecular oxygen released at the electrode 9, thereby preventing its entry into the compensation chamber and the reverse reaction with hydrogen. The release of hydrogen gas leads to an increase in pressure in the compensatory chamber 6 and to a corresponding change in the frequency response of the sensor. Thus, the required change in the frequency response of the sensor in the direction of increasing the lower cutoff frequency is ensured by passing a controlled value of electric current through the electrolysis cell for a predetermined period of time. After the required frequency response of the sensor has been established, the supply circuit of the electrolysis cell is switched off. The constructive implementation of the electrolysis cell of the variable pressure sensor as a separate cylindrical capsule provides reliable control of the frequency characteristics of the sensor in any of its spatial positions, eliminates the ingress of a chemically active electrolyte cell on the elastic membrane and improves the manufacturability of the sensor design in;

Claims

'54) 1. VARIABLE SENSOR

1AVLENIY, containing two working chambers filled with electrolyte and interconnected by a channel, at the ends of which membranes are installed, sensing and auxiliary electrodes installed respectively in the channel of the working chambers, a compensation chamber and an electrolysis cell, while the compensation chamber is located on the side of one of the membranes and the electrolysis cell, consisting of two inert electrodes separated by a layer of electrolyte, is installed in the volume of the compensation chamber, characterized in that, in order to increase In order to ensure the independence of the location of the sensor in the space, the compensation chamber is filled with hydrogen, and the electrodes of the electrolysis cell are mounted relatively coaxially and separated by a porous hydrophilic partition impregnated with an aqueous solution of an oxygen absorber and an alkali metal hydrate, while the external electrode is made in the form spiral mesh.

2. Sensor pop. 1, starting with the fact that 1.2 is used as an oxygen scavenger,

3-trioxybenzene, and as an alkali metal oxide hydrate, a 20% aqueous solution of potassium oxide hydrate with the following component ratios, g / l:

Potassium oxide hydrate

1,2, 3-trioxybenzene distilled water

230-240 43-48 Else