Способ определения степени разряженности химического источника тока

 

Союз Советсннк

Социалнстнческнк республик (и)! 003210

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 19.11.81 (21) 3353811/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07. 03. 83. Бюллетень М 9 (5l)M. Кл.

Н 0»0/48

Гааударстакай кемвтат

СССР аа аалам кзебрвтекя я еткрмтнй (53) УДК 621 ° 355. .1 (088.8) Дата опубликования описания 09 .03 .83 (72) Авторы изобретения

В.И. Базин, С.Н. Зеленин и Б. К. Иакарен

1 !

Научно-производственное объединение "Кв (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ РЯЗРЯЖЕННОСТИ

ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

1 Изобретение относится к электротехнике, в частности к методам измерений и испытаний состояния химических источников тока (ХИТ), и мо.жет найти применение для контроля па5 раметров автономных источников питания приборов различного назначения.

Известны контактные способы определения степени разряженности ХИТ (остаточной емкости), согласно которым подключают к клеммам испытываемого ХИТ определенные приборы и измерительные схемы, определяющие временные зависимости напряжения на клеммах ХИТ при импульсном включении и от- 5 ключении нагрузки. Экспериментально устанавливается взаимосвязь между измеренными временными характеристиками и остаточной емкостью ХИТ (1

Однако укаэанные способы характе- го ризуются низкой точностью и надежностью результатов, так как напряжение на клеммах ХИТ и его временные характеристики зависят от большого числа

Факторов, а не только от степени разряженности.

Известен также бесконтактный способ определения емкости ХИ1, состоя щего иэ элементов, содержащих по крайней мере один металлический электрод.

Способ основан на измерении взаимодействия низкочастотного электромагнитного поля с металлическими электродами ХИТ, масса которых уменьшается во время разряда (2 j.

Недостатком способа является не" значительная чувствительность, а следовательно, и точность измерения, особенно для ХИТ, в которых КПД метал-. лических электродов не превосходит

504. Использование данного способа ограничено ХИТ с металлическими электродами - он не применим для современных ХИТ с дисперсными электродами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения степени разряженности химического источника тока (ХИТ), содержащего дисперсные

3 10032 электроды, иг-. Hklllиf. свой химический состав при разряд((заряде ), включаю щий электромагнитное зондирование ХИТ с измерением параметров дисперсного электрода, по величинам которых судят о степени разряженности. Способ реализуется с помощью миниатюрных полупроводниковых источника и приемника инфракрасного (ИК) диапазона электро магнитного излучения, вмонтированных 1в непосредственно в пластину дисперсного электрода на небольшом (200 мкм) расстоянии друг от друга (3 j, Однако известный способ не обладает достаточной. точностью, так как по- 15 казание датчика (датчиков) характеризует состояние разряда (заряда) небольшого локального участка электрода, а не всего электрода в целом.

Данный метод также недостаточно надежен, так как сигнал с датчика (датчиков ) может появляться в результате воздействия электролита на, например, защитное покрытие источника и приемника излучения. 25

Цель изобретения - повышение точности и надежности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения степени разряженности ХИТ, содержащего по крайней мере один дисперсный электрод, меняющий свой химический состав во время разряда (заряда ), включающему электромагнитное зондирование ХИТ с измерением параметров дисперсного электрода, по величине которых судят о степени разряженности, операцию электромагнитного зондирования источ-. ника тока осуществляют через стенку его корпуса, выполненную хотя бы частично из диэлектрического материала, путем одновременного измерения модуля (R) и фазы (Ч ) коэффициента отражения СВЧ электромагнитной волны, падающей на диэлектрическую часть стен" ки корпуса, и по значениям этих ве- М5 личин судят о степени разряженности

ХИТ.

Предлагаемый способ реализуется путем использования стандартной. аппаратуры для бесконтактного СВЧ элект-5ф ромагнитного зондирования.

На фиг. 1 изображена схема измере. ния степени разряженности ХИТ (элемента) согласно предлагаемого способа; на фиг. 2 - возможные ориентации 55 корпуса ХИТ (батареи) относительно направления распространения волны-бсй излучаг ля (рупорной антенны, положе1 0 4 ние 1 соответствует фиг. 1); на фиг. 3 - калибровочные кривые R(Q) и P(Q) - зависимости модуля R и фазы г коэффициента отражения от степени разряженности Q.

В свободном пространстве с помощью излучателя (например, рупорной антенны) создают направленный пучок СВЧ излучения, падающий на диэлектрическую часть корпуса ХИТ, который определенным образом ориентирован в пространстве и находится на некотором расстоянии от излучателя. Падающая на корпус

ХИТ электромагнитная волна проходит через диэлектрическую часть корпуса (ее толщина соответствует условию прозрачности ) и отражается от дисперсного электрода (электродов ); .расположенного в корпусе ХИТ вблизи диэлектрической стенки. Параметры отраженной волны (модуль Я и фаза 4 коэффициента отражения) измеряются с помощью соответствующих блоков аппаратуры. Экспериментально установлено, что модуль

Я и фаза Ч коэффициента отражения являются функциями степени разряженносТ Q ХИТ, т.e. R(Q) и Ч (Q). Эт факт является следствием изменения химического состава, а значит и электрофизических свойств дисперсного электрода во время его разряда (заряда). Установлено также, что определение Q только по одному из параметров

R u g неоднозначно,т.е..одному значению R или соответствует несколько значений Q,íànðèìeð два значения Q).

Одновременное же измерение модуля.

R и фазы Ч коэффициента отражения позволяет однозначно определить степень разряженности Q с точностью, превышающую точность прототипа. Это повышение точности достигается за счет интегрального характера получаемой информации о состоянии дисперсного электрода ХИТ (электромагнитная волна отражается либо всей поверхностью электрода, либо большой его частью) ° Повышение надежности предлагаемого способа обусловлено бесконтактностью измерений, отсутствием какихлибо датчиков или устройств во внутреннем объеме ХИТ.

При практическом использовании предлагаемого способа для данного конкретного типа ХИТ предварительно производится снятие калибровочных зависимостей R(Q) и Ч (Q), которы..

5 003? используются при дальнейших измерениях.

Для уменьшения погрешности определения Q, которая связана с раэбро" сом параметров электродов в различных ХИТ, неплотной их сборкой, производят измерение Я и при нескольких, например 3, rlpocTpBHcTeoHHblx

Ф ориентациях корпуса XHi относительно направления распространения волны и !в усредняют результаты. Пример. Для измерения степени разряженности ХИТ согласно предлагаемому способу используется стандартная СВЧ аппаратура, блок-схема !$ которой и расположение относительно . корпуса ХИТ показаны на фиг. 1. Схема содержит излучатель 1, например рупорную антенну, генератор 2 СВЧ и блоки 3 и 4 измерения и индикации со- щ ответственно модуля R и фазы Ч коэффициента отражения. Излучатель 1 располагается на фиксированном расстоянии 7 = и — от стенки 5 корпуса 6 A

2 элемента ХИТ (где Л вЂ” длина волны

2$

СВЧ излучения, n ." целое число ), вы" ! полненной (хотя бы частично ) из диэлектрического материала толщиной d .

Ось излучателя 1 составляет с плос костью диэлектрической части стен- Зв ки 5 корпуса ХИТ угол 90 . В этом случае прозрачность достигается, если толщина диэлектрической стенки 8 и длина волны СВЧ излучения связаны соот

Предлагаемый способ по сравнению с известным характеризуется более высокой точностью измерений (погреш ность предлагаемого способа составляет 5-103, а известного 15-253). Кроме того, бесконтактность измерений позволяет определять степень разряженности без отключения ХИТ из электрической цепи.

Предлагаемый способ применим для широкого класса ХИТ, использующих дисперсные электроды. ношением 3$

3 д=п — s

2 ГГ где — диэлектрическая проницаемость материала; 40 целое число.

Корпус 6 элемента ХИТ содержит дисперсный электрод 7, расположенный непосредственно за диэлектрической стенкой и меняющий свой химический состав во время разряда (заряда), на-. пример катод на основе фторированного графита (CFx)n, Второй электрод 8, например металлический анод из лития,располагается задисперсным электродом 7. Электроды отделены друг от друга сепарацией и подсоединены к выходным клеммам ХИТ 9. Электролит 10, например 1М раствор LiÑ10+ в тетрагидрофуране, заполняют поры дисперсного

$$ электрода и свободный внутренний обьем корпуса ХИТ.

Если иЗмеряется степень разряженности ХИТ в виде батареи элементов, 1(! 6 то при определенных положениях кор— пуса (положения И и И1 на фнг. 2) последовательность расположения электродов 7 и 8 относительно диэлектрической стенки не играет роли для осуществления способа.

При соответствующем взаимном расположении корпуса ХИТ и излучателя измерительной схемы (фиг. 1 и 2 ) для . данного типа ХИТ, например с литиевым анодом и дисперсным катодом на основе фторированного графита, первоначагьно производится снятие калибровочных зависимостей модуля R и фазы

Ч коэффициента отражения от степени разряженности Я .

При калибровке степень разряженности определяется по разрядным характеристикам элемента (батареи).

Из калибровочных зависимостей (фиг.3) видно, что одновременное измерение модуля R и фазы Ч? коэффициента отражения приводит к однозначному определению степени разряженности Я ХИТ.

Например, точками 1 и 2 на фиг. 3 обозначены соответственно измеренные значения модуля Я и фазы 9 коэффициента отражения (R = 0,185+ 0,005;

4 = 16+1 ) частично разряженного контрольного образца литиевого элемента в диэлектрическом корпусе(фторопласт), содержащего дисперсный электрод на основе фторированного графита, Контрольный образец по своим параметрам соответствует элементам, по которым производят снятие калибровочных зависимостей (фиг. 3). С помощью этих зависимостей определяют степень разряженности Q контрольного образца (Q- =254 ) и сравнивают с истинным значением (Я = 264).

Погрешность определения Я, полученная по серии измерений контрольных образцов (ХИТ), составляет 5-103 во всем диапазоне изменения степени разряженности Q.

1003210

Формула изобретения

Способ определения степени разряженности химического источника тока (ХИТ}; содержащего по крайней мере один дисперсный электрод, меняющий свой химический состав во время разряда (.заряда), включающий электромагнитное зондирование ХИТ с измерением параметров дисперсного электрода, по величинам которых судят о степени разряженности, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и надежности способа, электромагнитное зондирование источ. ника тока осуществляют через стенку его корпуса, выполненную хотя бы частично из диэлектрического материала, путем одновременного измерения модуля (Р) и фазы (Ч)коэффициента отражения сверхвысокочастотной электромагнитной волны, падающей на диэлектрическую часть стенки корпуса, и по значениям этих величин судят о степени разряженности источника тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 482840, кл. Н 01 М 10/48, 1972.

2. Патент США Р 3359494 кл. 324-295, 1967.

3, Патент США У 3460995 кл. 136-182, 1968.

М 20 ЭО 4У Ю Ю ЛУ .ЮЮЮ ЯОфУ ЖРММОС/РЮ g % Ри У

Составитель И. Найдина

Редактор 6. Ковач Техреду О.Неце Корректор Н. Король

3a aal578/39 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыткой

110Я Москва Ж-Я Ра аская наб. 8. 4!

Филиал ППП "Патен Ф, r. Ужгород, ул. Проектная, 4