Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического полей

 

1. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус. разделенный пористой перегородкой на две камеры, a также электроды и преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости, установленный в первой камере, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет непосредственного измерения магнитного и электрического полей, в нем электроды выполнены в виде плоскопараллельньтх пластин и размещены перпендикулярно плоскости пористой перегородки во второй камере, которая расположена во внешнем магнитном или электрическом поле. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что пресл образователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости выполнен в виде электроосмотической ячейки, состоящей из пористой перегородки с установленными на ней электродами.

Ф (19) 01) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ1АЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 01 Я 9/22

ГОСУДА СТВЕННЫЙ НОЫИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗ06РЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3654393/24-10 .(22) 15.06.83 (46) 30.04.85. Бюл. Р 16 (72) И.С.Касимзаде, Р.Ф.Халилов, Б.А.Тильман и Э.С.Беньяминова (71) Азербайджанский научно-исслецовательский институт энергетики им. И.Г.Есьмана и Азербайджанский политехнический институт им, Ч,Ильдрыма (53) 621.35 (088.8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

В 391429, кл. Q 01 1. 9/18, 1973.

2. Касимзаде .М.С. и др. Электрокинетические преобразователи информации. М,, "Энергия", 1973, с, 98, рис, 43 (прототип ). (54) (57 ) l . ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, разделенный пористой перегородкой на две камеры, а также электроды и преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости, установленный в первой камере, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет непосредственного измерения магнитного и электрического лолей, в нем электроды выполнены в виде плоскопараллельных пластин и размещены перпендикулярно плоскости пористой перегородки во второй камере, которая расположена во внешнем магнитном или электрическом поле.

- 2. Преобразователь по п. l, о т - л и ч а ю шийся тем, что преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости выполнен в виде электроосмотической ячейки, состоящей из пористой перегородки с установленными на ней электродами.

) 153364

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, в частности для измерения различных механических, магнитных и электрических величин, а также для созда- 5 ния аналоговых вычислительных устройств и может быть применено в раз личных областях народного хозяйства.

" Известен электрокинетический: преобразователь, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, раз" деленный пористой перегородкой с установленными на ней с обоих сторон электродами на две камеры. В одной из камер размещена дополнительная )5

1 пористая перегородка с электродами, при помощи которой осуществляется частотная модуляция измеряемого сиг нала (11.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электрокинетический преобразователь, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, разделенный пористой перегородкой с размещенными на ней с обоих сторон электродами на две камеры, в торцах которых установлены упругие мембраны, являющиеся совместно с пористой перегородкой преобразователем ЗО внешнего воздействия в поток рабочей жидкости (2 ).

Известные электрокинетические пре- . образователи могут применяться только как датчикимеханических величин и не, 35 обеспечивают измерения и преобразования различных физических величин, в том числе магнитного и электрического полей, что сужает функциональные возможностй электрокинетических преобра-40 зователей.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей за счет непосредственного измерения электрического и магнитного полей. 45 укаэанная цель достигается тем, что в электрокинетическом преобразователе магнитного и электрического полей, содержащем заполненный рабочей жидкостью корпус, разделенный по-50 ристой перегородкой на две камеры, а также электроды и преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости установленный в первой камере, электроды выполненыв виде плос- 55 копараллельных пластин и размещены перпендикулярно плоскости пористой перегородки во второй камере, которая расположена во внешнем магнитном или электрическом поле, При =.том преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости выполнен в виде электроосмотической ячейки, состоящей иэ пористой перегородки с установленными на ней электродами, На фиг. )a и )б представлено схематичное иэображение электрокинетиf ческого преобразователя, в котором одним из входных сигналов является механическое воздействие, на фиг. 2а и 2б - вариант преобразователя, в котором поток рабочей жидкости созда- ется электроосмотической ячейкой.

Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического полей содержит заполненный рабочей жидкостью корпус 1, внутри которого расположена пористая перегородка 2, Токасъемные электроды в виде плоскопараллельных пластин 3 расположены в одной из камер преобразователя, Электроосмотическая ячейка, состоящая из второй пористой перегородки 4 с установленными на ней с обоих сторон электродами 5, подключенными к внешнему источнику, размещена во второй камере.

Электрокинетический преобразователь ориентирован в пространстве так, что при измерении магнитных полей внешнее магнитное поле с напряженностью Н направлено параллельно плос" кости электродов 3 и плоскости пористой перегородки 2 (фнг.)а). При измерении электрических полей внешнее электрическое поле с напряженностью Е направлено перпендикулярно плоскости электродов 3 и параллельно плоскости пористой перегородки 2 (фиг.)а ).

Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического полей работает следующим образом.

Внешний механический сигнал в виде ускорения, перемещения и т.д., преобразованный в перепад давления йР, воздействует на рабочую жидкость, заставляя ее протекать через пористую перегородку. При этом из диффузной части двойног о электрического слоя, образованного в капиллярах пористой перегородки, выносятся подвижные заряженные ионы одного знака (положительные или отрицательные).

При отсутствии внешних полей между

1153364

E „„ йьР, (<1

Такой преобразователь является умножителем. Если поддержать постоянный перепад давления аР, то он мо- щ жет быть измерителем магнитного поля.

Если на преобразователь действует внешнее электрическое поле Е, то выходной ток 1оц„ будет пропорционален произведению :25

Е „„Х ЕьР. (1}

Следовательно, в таком варианте преобразователь может быть измерителем напряженности электрического поля.

Если магнитное поле создается электромагнитом (на фиг.1 и 2 электромагнит не обозначен }, состоящим из намагничивающей катушки к, питаемой постоянным током I, .то при определенных условиях изменение индукции В (или напряженности Н в зависимости от.тока в катуигке L может быть линейной

40 вк- I =К U и к где Ц„ - напряжение,подводнмое на намагничивающую катушку.

Тогда с учетом формул (1 } н (2 J получим

Е ККт ЗРККО аР (5}

Таким образом, преобразователь обеспечивает получение выходного сиг-50 токосъемными электродами разность потенциалов не образуется, так как оба электрода расположены симметрично относительно потока жидкости. Если при этом параллельно плоскости электродов и плоскостиперегородки воздействует магнитное поле с напряженностью

Н, то ионы, вынесенные нз пористой перегородки под действием магнитного поля, будут отклоняться .к одному из 10 электродов, что приводит к появлению между ниии. разности потенциалов Е пропорциональной произведению двух величин, т,е, внешнего механического сигнала и внешнего магнитного поля 15 нала, пропорционального произведению электрического сигнала и механического воздействия.

В элек-грокинетическом преобразователе, в котором преобразователь внешнего воздействия в поток рабочей жидкости выполнен в виде электроосмотической ячейки, при подаче электрического постоянного или переменного напряжения 0щ„ к электродам 5 через электроосмотическую ячейку проходит ток 3, „. В результате возникает поток рабочей жидкости и во второй камере, в которой установлены электроды 3, и появятся одноименные заряды. Под действием внешнего магнитного поля Н на электродах появится . электрический сигнал, пропорциональ ный произведению двух электрических величин или электрических и магнитных величин был о Оосн (5)

Если напряженность магнитного поля Н заменить током, проходящим через намагничивающую катушку, то согласно (4 ) и (5} получим

E6„„Kü К I„uîñ í (ь1

В таком случае выходное напряжение пропорционально произведению тока и напряжения, т,е. преобразователь измеряет электрическую мощность °

Электрокинетический преобразователь магнитного и электрического нолей, сохраняя высокую чувствительность, присущую электрокинетическим преобразователям, значительно расширяет область их применения.

Он может быть использован как измеритель магнитного и электрического полей, измеритель электрической мощности, а также как аналоговый умножитель электрических и механических сигналов при создании различных приборов и устройств для систем автоматического регулирования и контроля.

1 153364

) 153364

Составитель Е.Баринов

Редактор И.Ковальчук Техред С.Мигунова Корректор О.Билак

Закаэ 2513/42 Тираж 679 Подписка.е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 1 3035, Москва, И-35, Раушская на6., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4