SU556511A1

SU556511A1 - Diffusion converter

Info

Publication number: SU556511A1
Application number: SU2192170A
Authority: SU
Inventors: Людмила Николаевна Борисова; Валентин Александрович Ярных
Original assignee: Предприятие П/Я В-2763
Priority date: 1975-11-24
Filing date: 1975-11-24
Publication date: 1977-04-30

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к преобразовател м механических сигналов (акустических, вибрационных , сейсмических и др.) в электрические, основанные на принцииах электрохимической диффузионной кинетики.The invention relates to a measurement technique, in particular, to converters of mechanical signals (acoustic, vibrational, seismic, etc.) into electrical signals, based on the principles of electrochemical diffusion kinetics.

Известно, что выходные характеристики диффузионных преобразователей сильно завнс т от температуры. Существует р д методов устранени вли ни температуры на точность показаний диффузионных преобразователей - термостатирование, использование корректировочных таблиц, использование идентичных преобразователей или терморезисторов .It is known that the output characteristics of diffusion converters strongly vary with temperature. There are a number of methods for eliminating the effect of temperature on the readings of diffusion converters — temperature control, the use of correction tables, the use of identical converters or thermistors.

Наиболее близким ио технической сущности вл етс диффузионный преобразователь с автоматической комненсацией температурных изменений. Указанный преобразователь нредставл ет собой трехэлектродную электрохимическую чейку, заполненную электролитом , образующим с электродами окислительно-восстановительную систему. В качестве термокомпенсирующего элемента используетс терморезистор, подключенный через нагрузочные сопротивлени к катодам электрохимической чейки. Если диффузионный преобразователь и терморезистор наход тс в одинаковых температурных услови х, то при измеиеиии температуры окружающей The closest to this technical entity is a diffusion converter with automatic compensation of temperature changes. This converter represents a three-electrode electrochemical cell filled with electrolyte, which forms a redox system with electrodes. A thermistor is used as a thermocompensating element, which is connected through the load resistances to the cathodes of the electrochemical cell. If the diffusion converter and the thermistor are in the same temperature conditions, then when the ambient temperature changes

среды изменение величииы сонротивлеии терморезистора корректирует изменение тока диффузионного нреобразовател таким образом , что ток нагрузки меньнш зависит от темнературы окружающей среды ио сравнению с током преобразовател . Однако псиользование дл термокомпенсации указанных вьиие элементов не приводит к эффективному уменьщению вли ни температурных изменений, поскольку он1ибки, св занные с компенсацией температуры, могут быть вызваны , кроме изменени температуры, изменением напр жени питани , стареннем компенсационных элементов, разбросом их характеристик . Больнюй разброс температурных коэффициеитов диффузионных преобразователей , терморезисторов и других термокомпенсирующих элементов не позвол ет выбрать онтимальных значений параметров их без дальнейщего длительного экснериментального уточнени результатов. В св зи с этим не ироисходит эффективна компенсаци температурных погрещностей.The change in the magnitude of the resistance of the thermistor corrects the change in the current of the diffusion driver so that the load current varies with the temperature of the environment compared with the current of the converter. However, psycho-use for thermal compensation of the indicated elements does not effectively reduce the effects of temperature changes, since hes, associated with temperature compensation, can be caused, besides temperature changes, by changing the supply voltage, aging compensation elements, and the spread of their characteristics. The painful variation of the temperature coefficients of diffusion converters, thermistors and other thermocompensating elements does not allow one to choose the optimal values of their parameters without further long-term, experimental refinement of the results. In this connection, it is not imperative to compensate for temperature faults effectively.

Целью изобретени вл етс уменьщение вли ни темиературы на выходные характеристики преобразовател . Указанна цель достигаетс тем, что диффузионный преобразователь снабжен источником иеременного напр жепи , подключенного к аноду через нагрузочное сопротивление, а к катоду - через разделительную емкость, причем отрицательный полюс источника посто нного напр жени подключен к катоду через индуктивность .The aim of the invention is to reduce the influence of temperature on the output characteristics of the converter. This goal is achieved by the fact that the diffusion converter is supplied with a source of alternating voltage connected to the anode through the load resistance, and to the cathode through a separation capacitor, with the negative pole of the constant voltage source connected to the cathode through inductance.

На чертеже схематически показан диффузионный преобразователь, где 1-электрохимическа чейка; 2 - катод; 3 - анод; 4- электролит; 5 - источник посто нного напр жени ; 6 - источник переменного напр жени ; 7 - индуктивность; 8 - разделительна емкость; 9, 10 - нагрузочные сопротивлени соответственно по диффузионному току и по току миграции.The drawing schematically shows a diffusion converter, where 1 is an electrochemical cell; 2 - cathode; 3 - anode; 4- electrolyte; 5 - source of constant voltage; 6 - source of alternating voltage; 7 - inductance; 8 - separation capacity; 9, 10 - load resistances, respectively, on the diffusion current and on the migration current.

Диффузионный преобразователь представл ет собой электрохимическую чейку 1, выполненную в виде стекл нного сосуда, заполненного электролитом, в качестве которого можно использовать, например, водный раствор 2«/(/+0,2«/2, в который погружены платиновые электроды (катод 2 и анод 3). Электроды совместно с электролитом образуют окислительно - восстановительную систему ( + 2е). Эта система способна проводить ток при любом, отличном от нул , посто нном напр жении на электродах. Источник посто нного напр жени 5 своим положительным полюсом подключен к аноду 3 через нагрузочное сопротивление 9, а отрицательным полюсом - к катоду 2 через индуктивность 7. Источник переменного напр жени подключен к аноду 3 через нагрузочное сопротивление 10, а к катоду 2 через разделительную емкость 8 (дл разделени переменной н посто нной составл ющих тока, текущего через чейку 1).The diffusion converter is an electrochemical cell 1, made in the form of a glass vessel filled with electrolyte, which can be used, for example, an aqueous solution of 2 "/ (/ + 0.2" / 2, in which platinum electrodes are immersed (cathode 2 and anode 3.) Electrodes together with electrolyte form an oxidation-reduction system (+ 2e). This system is able to conduct a current at any non-zero, constant voltage across the electrodes. A source of constant voltage 5 with its positive pole It is connected to the anode 3 through the load resistance 9, and the negative pole to the cathode 2 through the inductance 7. The source of alternating voltage is connected to the anode 3 through the load resistance 10, and to the cathode 2 through the separation capacitor 8 (to separate the variable and constant components current flowing through the cell 1).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Электрические свойства электрохимической чейки при посто нном токе определ етс переносом ионов трийодида J, имеющихс в небольшом количестве и участвующих в окислительной и восстановительной реакци х соответственно на аноде и катоде. Перенос ионов трийодида / в электрохимическойThe electrical properties of an electrochemical cell at a constant current are determined by the transfer of triiodide ions J, which are present in a small amount and participate in oxidative and reducing reactions at the anode and cathode, respectively. The transfer of triiodide ions / in electrochemical

чейке определ етс естественной концентрационной конвекцией. Величина этого диффузионного тока зависит от внешнего механического сигнала, температуры и конфигурации межэлектродпого пространства. При приложении переменного напр жени к электродам ток через границу электрод-раствор протекает не только за счет электрохимической реакции, но и за счет переменной напр женности электрического пол , существующего в электролите. При высоких частотах электролиз становитс невозможен, ионы не разр жаютс на электродах, а только испытывают колебани около них и переменный ток через чейку определ етс , в основном, миграцией ионов. Величина миграционного тока зависит от температуры и не зависит от воздействи механического сигнала. Таким образом, опорное напр жение позвол ет осуществить электрохимическую реакцию на электродахThe cell is determined by natural concentration convection. The magnitude of this diffusion current depends on the external mechanical signal, temperature and configuration of the interelectrode space. When an alternating voltage is applied to the electrodes, the current through the electrode-solution boundary flows not only due to the electrochemical reaction, but also due to the variable intensity of the electric field existing in the electrolyte. At high frequencies, electrolysis becomes impossible, ions are not discharged on the electrodes, but only oscillate around them and the alternating current through the cell is determined mainly by the migration of ions. The magnitude of the migration current depends on the temperature and does not depend on the effect of the mechanical signal. Thus, the reference voltage allows an electrochemical reaction at the electrodes

и создать услови дл протекани диффузионного тока через чейку. Этот ток несет информацию о внешнем механическом сигнале и температуре. Переменное напр жение создает миграционный ток через чейку, который характеризует уже не электропроводность , а совокупность многих свойств раствора и чейки, включа и температуру.and create conditions for the flow of diffusion current through the cell. This current carries information about the external mechanical signal and temperature. An alternating voltage creates a migration current through a cell, which characterizes not the electrical conductivity, but the combination of many properties of the solution and the cell, including temperature.

Была испытана двухэлектродна электрохимическа чейка с платиновыми электродами длиной 100 мм, диаметром 3000 мкм и рассто нием между ними 1 мм, электролитом 2л/С/-|-0,2л/2. Параметры электрической схемы: мкф, L 120 мкгн, Ry, Re 10 см, источник посто нного напр жени 0,7 в,A two-electrode electrochemical cell was tested with platinum electrodes with a length of 100 mm, a diameter of 3000 µm and a distance between them of 1 mm, an electrolyte of 2 l / C / - | -0.2 l / 2. Electrical circuit parameters: µF, L 120 µH, Ry, Re 10 cm, source of constant voltage 0.7 V,

потенциостат П 5611, источник переменного напр жени 0,325в частотой 140 кгц от генератора ГЗ-33. При изменении температуры окружающей среды от 22 до 44°С выходной сигнал в виде отношени диффузионногоpotentiostat P 5611, source of alternating voltage 0.325V, frequency 140 kHz from generator GZ-33. When the ambient temperature changes from 22 to 44 ° C, the output signal is in the form of a diffusion ratio

тока к миграционному не зависел от температуры .current to migration is not dependent on temperature.

Таким образом использование предложенного устройства позвол ет значительно снизить температурные вли ни и тем самым повысить точность измерени внешних механических воздействий и, кроме того, за счет отсутстви термокомпенсирующего элемента упростить схему термокомпенсации диффузи онного преобразовател .Thus, the use of the proposed device makes it possible to significantly reduce the temperature effects and thereby increase the accuracy of measuring external mechanical effects and, moreover, due to the absence of a temperature compensating element, simplify the thermal compensation circuit of the diffusion converter.

Claims

Invention Formula

A diffusion converter containing a two-electrode electrochemical cell with electrolyte, connected by an anode through one of two load resistances to the positive pole of a constant voltage source, characterized in that in order to reduce the effect of temperature on the output characteristics of the converter, it contains a source of alternating voltage, connected to the anode through a second load resistance, and to the cathode through a separation capacitance, with the negative pole of a source of constant voltage tim connected to the cathode through the inductor.

one