Электрохимическое устройство для измерения колебаний давления

Авторы патента:

G01L9/18 - с помощью электрокинетических элементов, т.е. жидкостных элементов, в которых электрический потенциал создается в результате приложения силы или изменяется в зависимости от ее величины

! .

;(!!, д-, е йц. i !ея щ (и) 5I 9603

Союз Советских

Соииалистических

Республик,вээФф !, i É - Ь (61) Дополнительное к авт. свид- ву (22) Заявлено 20.11.73 (21) 1971927/10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл," б 011 9, 18!

I ! ! ! !

I ! (53) УДК 531.787.91 (088.8)

Государственный кав1итет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

Опублнковп о 30.06.76. Бюллетень ¹ 24

1 ! .,зта опубли:ования описания 02.08.76 (72) Лвторы изобретения

1О. В. Карякин, В. К. Скоробогатов и В. A. Федорин (71 . За я витсль (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДДЯ И3МЕРЕИИЯ КОЯЕВАИИЙ ДЛВДЕИИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и автоматики, в частности к устройствам для измерения колебаний давления с помощью электрохимических датчиков в различных средах, например в атмосфере, Оно может быть использовано при хорошей изоляции от внешней среды и для измерения ускорений, при этом как давление, так и ускорения могут измеряться в большом динамическом диапазоне и регистрирующая аппаратура может быть удалена от датчика, Известное устройство состоит из электрохимического диффузионного датчика давления, выполненного в виде двух замкнутых камер, заполненных электролитом и соединенных между собой через капилляр с двумя пористыми катодами.

Для известных электрохимических датчиков характерно снижение чувствительности с ростом частоты и большие изменения чувствительности или коэффициента преобразования датчика с температурой. Кроме того, характер снижения чувствительности с ростом частоты также зависит от температуры.

Целью изобретения является увеличение чувствительности, точности и обеспечение при этом широкого динамического диапазона.

Для этого предлагаемое устройство снабжено блоком составного эмиттерного повторителя, на вход которого подключен один из пористых катодов датчика, а на выход вЂ” оба его анода через предварительно включенный параметрический стабилизатор напряжения, причем первый каскад повторителя выполнен с и вЂ” р вЂ” n-структурой, кроме того, блок отрицательной обратной связи дифференциального измерительного усилителя постоянного тока выполнен температурно и частотно зависимым.

В результате дальнейшей разработки дифференциальный измерительный усилитель выполнен с коэффициентом усиления выше

1000 и большой глубиной обратной связи.

Целесообразно при этом, чтобы эмиттер первого каскада составного эмиттерного повторителя подключался через переменный резистор к источнику питания усилителя, что позволяет компенсировать величину дрейфа измерительного усилителя дрейфом тока базы повторителя, а выбор соответствующего катода датчика, а следовательно, и соответствующего входа измерительного усилителя при настройке усилителя позволяет компенсировать любое направление дрейфа измерительного усилителя. К тому же температурно- и частотнозависимая обратная связь

30 выполнена в виде частотнозависимого дели519603

Риг 2

Составитель И. Орлова

Техред T. Курилко

Корректор Л. Орлова

Редактор Э. Кононович

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1509/10 Изд. № 1457 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

519603 тельных и положитель ных япряжений относительно общей точки лемы.

Уменьшение температурного дрейфа измерительного усилителя достигается при регулировке подключением к соответствующему входу измерительного усилителя составного эмиттерного повторителя и выбором тока базы первого каскада повторителя с помощью подключения эмиттера его к источнику питания усилителя через переменный резистор.

Когда давление прикладывается слева или когда на правую мембрану действует разрежение, начинает увеличиваться ток левого электрохимического диода 9,3 и потенциал на его катоде 3 возрастает, Вследствие наличия обратной связи в измерительном усилителе мгновенно изменяется потенциал на правом катоде на такую же величину. С,помощью составного повторителя такое же приращение потенциала появляется на анодах. Таким об- 20 разом, разность потенциалов между катода:vIH и анодямп остается практически постоянной.

Когда давление прикладывается справа или на правую диафрагму 8 действует сжатие, то 25 начинает увеличиваться ток правого диода, но здесь в отличии от предыдущего случая потенциал на катоде 4 почти не изменяется, все приращение тока компенсируется током обратной связи. 30

Таким образом, появляется возможность увеличения сопротивлений в цепях катодов без существенного изменения напряжения между анодами и катодами датчика. Динамический диапазон больше не ограничивается 35 допустимым напряжением на датчике, равным 0,9.

Введение автоматического смещения источника питания датчиков с помощью составного эмиттерного повторителя, позволило расши- 40 рить динамический диапазон до 5 вЂ” 7 в и одновременно получить температурную компенсацию ухода измерительного усилителя.

Изменение чувствительности или коэффициента преобразования датчика с температу- 45 рой компенсируется подбором соответствующего температурного коэффициента температурнозависимого двухполюсника в цепи обратной связи 12, При воздействии колебаний давления бо- 50 лее высокой ястоты уменьшается коэффициент преобразования датчика, что компенсируется ростом частоты пзме|н|тельпого усплителя зя счет ослабления обратной связи, достигнутым шунтированием средней точки делителя в цепи обратной связи 12 входным емкостнгям сопротивлением интегратора.

Изменение температуры вызывает сдвиг

ЛЧХ-датчика, выражающиеся в сдвиге частоты среза, начиная с которой уменьшается коэффициент преобразования с ростом частоты колебаний давления. 1Лзменение коэффициента усиления вспомогательного усилителя интегратора, достигаемое в первом каскаде на полевом транзисторе с местной отрицательной обратной связью в цепи истока и с температурнозависимым двухполюсником в цепи тока, приводит к компенсации температурного изменения ЛЧХ-датчика, поскольку входное емкостное сопротивление интегратора зависит от коэффициента усиления вспомогательного усилителя. Таким образом, достигнута полная компенсация изменения коэффициента преобразования электрохимического датчика в устройстве для измерения колебаний давления.

Формула изобретения

Электрохимическое устройство для измерения колебаний давления, содержащее электрохпмический диффузионный датчик, соединенный с источником питания и дифференциальным измерительным усилителем с отрицательной обратной связью, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и чувствительности, уменьшения напряжения между электродами при сохранении динамического и расширении частотного диапазонов, оно снабжено блоком составного эмиттерного повторителя, HB вход которого подключен один из катодов датчика, а на выход через предварительно включенный параметрический стабилизатор напряжения вЂ” оба его анода, причем первый каскад повторителя выполнен на транзисторе с и вЂ” р вЂ” а-структурой и его эмиттер подключен к источнику питания через переменный резистор, а блок отрицательной обратной связи выполнен в виде температурно-зависимого двухполюсника, имеющего тепловой контакт с датчиком.