Устройство для стабилизации чувствительности электрохимических датчиков скорости течения жидкости
1t i1 514244
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Реалублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.74 (21) 2034731/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.05.76. Бюллетень ¹ 18
Дата опубликования описания 27.07.76 (51) М. Кл. G 01Р 21/00
Государственный комитат
Соавте Министров СССР (53) УДК 531.787(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
В. А. Баскаков, Б. М. Графов, Л. Л. Кноц, С. М. Минасян, М. А. Новицкий, В. Г. Фадеев и Г. Н. Чиквиладзе
Институт электрохимии AH СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ СКОРОСТИ
ТЕЧЕНИЯ )КИДКОСТИ
Изобретение относится к электрохимическим преобразователям информации — безмембранным электрохимическим концентрационным датчикам скорости течения жидкости. В настоящее время такие датчики получают распространение при океанографических исследованиях в технике измерения гидродинамических параметров морской среды.
11ðè использовании в качестве электролита морской воды в межэлектродном пространстве этих датчиков необходимо искусственно создать оки слит ельно-восстановительную систему, например хлор-хлорид. Это достигается электролизом морскои воды с помощью дополнительных электродов во вспомогательнои цепи датчика. 11ри этом ток фона и чувствительность датчика пропорциональны концентрации хлора вблизи измерительного катода.
Известно, что стабилизация чувствительности датчика осуществляется вручную, включением:и отключением тока во вспомогательной цепи в зависимости от величины и знака отклонения тока фона от заданного значения.
11ри измерениях в условиях морской среды, когда отсутствует визуальный контроль тока фона, слежение за уровнем необходимой постоянной концентрации хлора становится невозможным. Поэтому ручной способ стабилизации чувствительности датчика не эффективен.
Целью изобретения является автоматизация процесса стабилизации чувствительности путем обеспечения постоянной концентрации хлора в прикатодном пространстве датчика.
Это достигается благодаря применению в предлагаемом устройстве компаратора, в котором осуществляются сравнение сигнала, пропорционального току. фона с опорным сигналом, и выдача команды на включение или выключение тока со вспомогательной цепи датчика.
На чертеже показана электрическая схема предложенного устройства.
Датчик 1 включается между входом С уси1, лителя постоянного тока (У11Г) 2 и источником напряжения питания 3, задающим на электродах датчика 1 необходимую разность потенциалов. Между выходом УПТ 2 и его входом C включен резистор 4. 11ри этом на20 пряжение на выходе У11Т 2 U»«1 Ho падению напряжения на резисторе 4 с обратным знаком, обусловленному алгебраической суммой переменной составляющей тока фона, вызываемой внешним механическим воздействием на датчик 1 и его постоянной составляющей,. Выходное напряжение УГ1Т 2 через ограничивающий ток i„. резистор 5 поступает на управляющий электрод электрохнмпческого управляемого сопротивления (ЭУС) 6.
Цепь считывания ЭУС 6 питается переменным
3 током ят генератора считывания 7. С помощь!о резистора 8 в цепи считывания устанавливается режим заданного переменного тока ip„. ПЯ (el!!le напРЯжениЯ в Цепи считывания поступает на вход усилителя считывания
9, затем с помощью детектора и фильтра 10 и вкл!оченного последовательно резистора 11 преобразуется в постоянный ток 1,„. н посту.пает в точку входа С УПТ 2 в противофазе с током фона io.
Пусть 113+!1,(0(1), тогда постоянная составляющая напряжения на выхо.,е УПТ 2 с учетом инверсии знака (1ны. ;= (4+ 1;) Rq (2) вызовет ток в цепи управления ЭУС 6
iy= — UarixR5. При этом управляющий электрод будет анодом. Вследствие электролитического осаждения металла на резитивном электроде (катоде) сопротивление цепи считывания
ЭУС 6 и падение напряжения на нем будет уменьшаться до тех пор, пока не будет выполнено условие компенсации io+i1,=0 (3) .
В процессе компенсации тока фона датчика
4 ток в цепи управления ЭУС 6 1,-, обусловный постоянной составляющей напряжения на выходе УПТ 2, асимптотически приближается к нулю, достигая остаточного значения, при котором электрохимический процесс в ЭУС прекращается.
В случае ill+i! =0 (4) происходит растворение металла на электроде 1считывания, и падение напряжения на нем увеличивается до тех пор, пока вновь не будет выполнено условие (3).
В процессе выхода датчика на режим номинальной чувствительности в начальный период времени ток фона в его измерительной цепи близок в нулю, по мере увеличения концентрации хлора начинает возрастать.
В этот начальный период регулирования при 4 0 через управляющую цепь ЭУС 6 может пройти большое количество электричества и произойдет уменьшение сопротивления считывания ниже допустимого, что затрудняет процесс регулировки в последующих циклах, Это устраняется путем непрерывной подачи в точку входа С УПТ 2 стартового тока 1„того же направления, что и ток фона ip датчика. Указанный ток 1„удобно отбирать от источника питания измерительной цепи датчика
Ез через резистор 12.
В связи с изложенным, на выходе УПТ 2 кроме тока фона датчика 4 будет компенсироваться и стартовый ток 4,. Поэтому в выражения (1 — 4) к общей сумме входных токов
УПТ 2 следует добавить стартовый ток 4,.
Тогда условие компенсации, например, примет вид 1ст+4+10=0
В разработке предлагаемого устройства заложен принцип стабилизации чувствительности, основанный на сравнении напряжения с детектора 10 Ul„пропорционального текущему значению тока фона датчика 1 !О, с напряжением от опорного источника UÄ и выдаче команды на выключение тока 1„, во вспомо5!4244 гательной цепи пои достн I 1, =! О, Где 10 — ток фона в изме13ителъноЙ цепи !ят IIII 3 в рехкнме заданной чувствительности, и ня включение тока 4„ в случае 5 4(, . Исходя нз равенства 4,+io = — -4 и учитыВЯЯ, ITO !,т==СОПМ, ПифОРМаЦИЮ О ВЕЛИЧИНЕ Я можно получить, регистрируя напряжение 10 Ьl, ня выходе детектора 10. Для этого на один нз выходов компаратора (схемы сравнения) !3 от детектора 10 подается напряжение UI„ I1a другой — напряжение U„„, от опорного источника 14. Нагрузкой компаратора служит 15 реле 15 с,нормально разомкнутыми контактамн 16 во вспомогательной цепи датчика 1. Обеспечение постоянной концентрации хлора в прикатодном пространстве датчика осуществляется следу!ощим образом. 20 В начальный момент, когда ток фона в измерительной цепи близок или равен нулю, на входе УПК 2 компенсируется лишь стартовый ток и поддерживается равенство !,;,+i,= — 4. При этом Ul,(Ь „„в компаратор 13 выдает 25 команду на с; абатывание реле 15. Контакты 16 замыкаются, и по вспомогательной цепи датчика 1 течет ток „;, доводя концентрацию хлора до необходимого уровня. В момент выхода датчика на режим заданной чувствительности ill =i 0 à Ul: Uo Реле 15 отключается, и его контакты 16 прерывают ток во вспомогательной цепи датчика на срок, пока в прикатодном пространстве датчи35 ка не израсходуется накопленный запас хлора и ток фона i не снизится до нижнего допустимого пРедела i p ПРи этом UI,(Up, и Реле 15 включит ток во вспомогательной цепи 40 на срок, пока ток фона в измерительной цепи вновь не досп!гнет уровня i P . С помощью потенциометра 17 устанавливается напряжение, пропорциональное току фона i Р в измерительной цепи, относительно 45 уровня которого происходит автоматическая стабилизация чувствительности датчика. Формула изобретения Устройство для стабилизация чувствительности электрохимических датчиков скорости течения жидкости, содержащее электрохими55 ческий датчик скорости течения жидкости, один из измерительных электродов которого подключен к источнику постоянного напряжения, другой — к входу усилителя постоянного тока, охваченного отрицательной обратной 60 связью, выполненной в виде резистора, а вспомогательный электрод — через резистор подключен к источнику питания вспомогательной цепи, отличающийся тем, что, с целью автоматизации процесса стабилизации, 65 оно снабжено инерционным компенсатором 514244 с;- 1 !к м Cocтавителв И. Орлова Техред А. Камышникова Корректор А, Абдряхимова Рсдактор С. Хейфиц 3 а к аз 1562 1 Изд. ¹ 1475 Тираж 1029 Подписное Ц11ИИПИ Государт.c . ..; Co-.c; . Ми-: -",.;"n CCCP по делам изобретешш и открыпш 113035, i>Ioc:0 é, 7,,-35, Ра1 шс. ая наб, I. 4, 5 Типография, пр. Сапунова, 2 тока ()0112 датчика, Выполнсннь1м в ви 1с последовательно включенных электрохимического упр11вляемого сопротивления с генератором считывания, детектора с фильтром, выход которого через резистор соединен с входом усилителя постоянного тока, а вход -- через усилитель считывания — с электродом считывания электрохимичсского управляемого сопротивления, управляющий электрод которого ерез резистор соединен с выходом у силителя посто!1 тока и комп аратором. 0, IIIH из 5 входов которого подключен к детектору с фильтром, второй — к источнику опорного напря«eния, а выход — к реле.
