Способ определения динамических характеристик твердоэлектролитных преобразователей

 

ооюэ нам б Й. Й"-С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцйалистических

Республик н>767591

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 2106,78 (23) 2633650/18-10 (5 3

6 01 L 27/00 с присоединением заявки Нов государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

РЗ) ЧЖ 531 ° 787 (088.8) Опубликовано 300980. Бюллетень М 36

Датаопубликованияопнсання 300980 . (12) Авторы изобретения

М. Д. Гераимчук, В. К. Гришин и П. И. Таланчук

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (73) Заявитель (54}СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ XAPAKTEPHCVHK

ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТННХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам определения динамических свойств и характеристик высокотемпературных твердозлектролитных преобразователей парциальных давлений и потоков кислорода, и может применяться при определении динамических свойств других видов преобразователей, которые обладают обратимыми свойствами.

Известен способ определенная дит намических свойств преобразователей, заключающийся в том, что задают определениу1о величину давления в градуируемом объеме и регистрируют изменение сигнала градуируемого прибора. По кривой изменения сигнала градуируемого прибора определяют

его динамические свойства. Способ применяется при определении динамических характеристик манометрических датчиков давления $1j .

Реализация способа сложна и не обеспечивает необходимой точности при динамической градуировке изме- рителей парциальных давлений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ

2 при котором в -емкости, к которой подсоединен градуируемый датчик давления, создают изменения (пульсации, скачок) давления и регистрируют реак5 цию градуируемого датчика на это изменение, по которой определяют динамические характеристики датчиков (постоянную времени, время установ ления, время перерегулирования и 0 т.д, (2g .

Известный способ применяется при динамической градуировке систем измерения нестационарных давлений и датчиков в основном избыточных и абсо15 лютных давлений с диапазоном измерения приблизительно до 1 мм рт. ст.

При градуировке электрохимических твердоэлектролитных датчиков для измерения парциальных давлений кис4

20 лорода в диапазоне 10 -10 мм рт.ст. применение известного способа невозможно. Невозможность применения способа объясняется сложностью его реализации, а также сложностью получения

25 необходимого закона изменения давления газа в градуируемой вакуумной емкости. Это вызвано большой длительностью переходных процессов в вакуумном объеме, который постоянно

Я откачивается, при скачкообразном

767591

40 изменении давления в нем. Время установления динамического равновесия в градуируемом вакуумном, объеме может значительно превышать время реакции градуируемого прибора.

Невозможность получения скачкообразного изменения давления опре5 деляется конечной производительностью средств откачки (насосов), диффузионными процессами распространения газа в объеме, сглаживающими и инерционными свойствами коммутирующей аппаратуры и подводных коммуникаций.

Работа с кислородом, хранящимся в баллонах также имеет повышенную опасность. Вышеприведенные недостатки приводят к неопределенности в оп- 15 ределении динамических характеристик твердоэлектролитных преобразователей.

Точность динамической градуирбвки очень низкая, так как задают ступенчатое изменение давления в объеме, при 2О этом получают неизвестный закон изменения давления.

Цель изобретения — повышение точ-. ности, упрощение процесса определения динамических характеристик 25 преобразователей.

Поставленная. цель достигается тем, что при определении динамических характеристик твердоэлектрических преобразователей путем помещения преобразователя в градуировочную камеру, подачи возмущающего воздействия и регистрации реакции преобразователя, возмущающее воздействие задают в виде изменения выходного напряжения твердоэлектролитного преобразователя, а о его динамических характеристиках судят по изменению давления в градуировочной камере, Сущность способа заключается в следующем.Градуируемый твердоэлектро- 4О литный преобразователь устанавли-. вается в вакуумный объем, который постоянно откачивается насосом и обо рудованный необходимой контрольно измерительной аппаратурой. С помощью внешнего источника задают скачкообразное изменение напряжения на элек° тродах твердоэлектролитного преобразователя. Это приводит к изменению давлейия кислорода в вакуумном объеме за счет выделения кислорода преобраздвателеМ, которое регистрируется контрольно-измерительной аппаратурой.

По кривой изменения давления в вакуумном объеме определяют динамические характеристики твердоэлектролитных преобразователей парциальйых давлений, Изменение давления в вакуумном объеме, при прикладыванйи напряжения к электродам преобразователя происходит за счет переноса кислорода из электрода сравнения в ва "куумный объем. Т. е. преобразователь работает в обратном режиме, по сравнению с режимом измерения. При изготовлении твердоэлектролитных пвеобразователей выбирается твердый электролит с обратимыми электродами.

Обратимыми считаются такие электроды, которые не создают затруднений переносу кислорода через твердый электролит в разных направлениях (т. е. как от измерительного к электроду сравнения, так и обратно).

Поэтому, по изменению давления кислорода на выходе твердоэлектролитного преобразователя, при скачкообразном (йли другом законе) изменении выходной величины преобразователя, можно судить о динамических свойствах, так как процессы переноса через твердый электролит взаимообратные.

На чертеже приведена установка реализующая предлагаемый способ.

Установка состоит.из вакуумной камеры 1, которая постоянно откачивается турбомолекулярным насосом (на чертеже не показан). Камера оборудована масс- спектрометрическим измерителем парциальных давлений с первичным преобразователем 2 - настраивается на пик кислорода. Другая необходимая контрольно-измерительная аппаратура: это измерители полного давления, температуры на чертеже не приведены. Она необходима для подготовки установки к градуировке при выходе на рабочий режим. С помощью внешнего источника

3 к электродам градуируемого твердоэлектролитного преобразователя

4 прикладывается скачок напряжения обратного по знаку ЭДС, генерируемой преобразователем при измерении давления и не превышающего напряжения разложения твердого электролита, равного 4,6 В. Можно задать практически любой закон изменения найряжения, т. е. входного воздействия выходного параметра преобразователя. При задании воздействия получается практически идеальный скачок йапряжения (или другой необходимый закон изменения выходной величины твердоэлектролитного преобразователя). Таким образом, устраняется погрешность градуировки от неидеальности входного воздействия ° В предлагаемом способе закон изменения входного воздействия выходного параметра преобразователя не зависит от причин, связанных с установлением динамического равновесия в градуировочной камере при изменении в ней давления, от производительности насоса, от сорбционных процессов происходящих при изменении давления. При реализации предлагаемого способа нет необходимости применять сложные устройства для задания закона изменения давления, емкости (баллоны) для хранения газа, подводные коммуникации. Это значител .но упрощает реализацию спосо767591

Формула изобретения

Откачка

Составитель О. Сафонов

Техред А.Ач корректор Н. Пожо

Редактор А. Долинич

3аказ 7002/16 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ба. Отсутствие кислорода, который хранится в баллонах, обеспечивает безопасность проводимых градуировочных работ, что не обеспечивается при проведении градуировки известными способами. Применяя предлагае- 5 мый способ, производят градуировку твердоэлектролитных преобразователей непосредственно на объектах.

Способ определения динамических характеристик твердоэлектролитных преобразователей путем помещения преобразователя в градуировочную камеру, подачи возмущающего воздействия и регистрации реакции преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса определения характеристик возмущающее воздействие задают в виде изменения выходного напряжения твердоэлектролитного преобразователя, à î его динамических характеристиках судят ho изменению давления в градуировочной камере.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 329427, кл. G 01 L 27/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 267979, кл. G 01 L 27/00, 1970 (прототип).