Бароэлектрический датчик силы

 

Изобретение относится к устройствам преобразования сосредоточенных сил и давлений в электрический сигнал . Цель изобретения - повышение точности и быстродействия, устройства. Датчик представляет собой цилиндрический образец твердого электролита 1 в изолирующем корпусе 2. К торцовым поверхностям электролита 1 прижаты два электрода 3 и 4. Поверхности электродов различаются не менее чем в 25 раз, чтобы при наложении нагрузки вдоль оси датчика достаточно сильно различались давления в контактах. К электродам 3 и 4 прижаты пуансоны 5 и 6, через которые передается нагрузка . При наложении усилия возникают различные давления в электродах 3 и 4. Электронно-ионные проводники подвергаются относительно разному сжатию. Возникает ЭДС, которая является мерой свободной энергии, переносов ионов серебра или меди из более сжатого в менее сжатый электрод. Величина электрического сигнала определяется свойствами электронно-ионных проводников. 3 ил. § (Л 1 хч фиеЛ

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

ОЗ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (59 4 G 01 L 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ДBTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ(И КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVM (21) 4083706/24-10 (22) 04.07.85 (46) 30.12.87. Бюл. М 48 (71) Институт новых химических проблем

AH СССР и Отделение Института химической Аизики АН СССР (72) Е.А.Укше, С.А.Шерстнов, Ю. И Лалов, H. Н. Вершинин, А.Е. Укше и Л.О.Атовмян (53) 531.787(088 ° 8) (56)- Новицкий Н.В. Электрические измерения неэлектрических величин.

Л.: Энергия, 1975, с. 472.

Физика твердого тела, 1983, 1(-4, т. 25, с. 1148. (54) .БАРОЭЛЕКТРИЧКСКИЙ ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к устройствам преобразования сосредоточенных сил и давлений в электрический сигнал. Цель изобретения — повышение точности и быстродействия устройства.

Датчик представляет собой цилиндри ческий образец твердого электролита

1 в иэолируюшем корпусе 2. К торцовым поверхностям электролита 1 прижаты два электрода 3 и 4. Поверхности электродов различаются не менее чем

B 25 раз, чтобы при наложении нагрузки вдоль оси датчика достаточно сильно различались давления в контактах.

К электродам 3 и 4 прижаты пуансоны

5 и 6, через которые передается на.грузка. При наложении усилия возникают различные давления в электродах

3 и 4. Электронно-ионные проводники подвергаются относительно разному сжатию. Возникает ЭДС, которая является мерой свободной энергии.переносов ионов серебра или меди иэ более сжатого в менее сжатый электрод. Величина электрического сигнала определяется свойствами электронно-ионных проводников. 3 ил.

1362975 или

40

50 ствах.

Изобретение относится к классу первичных преобразователей, а конкретно к устройствам преобразования сосредоточенных сил и давлений в электрический сигнал, и может быть использовано в измерительной технике, автоматике и системах регулирования для определения статических и им- пульсных механических нагрузок. 10

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия бароэлектрического датчика силы.

На фиг. 1 изображен бароэлектрический датчик силы. 15

Бароэлектрический датчик силы содержит цилиндрический образец твердого электролита I, помещенный в изолирующий корпус 2. К торцовым поверхностям электролита 1 прижаты два

20 электрода 3 и 4 с различной площадью контакта. Поверхности электродов различаются не менее, чем в 25 раз, чтобы при наложении нагрузки вдоль оси датчика достаточно сильно различались давления в контактах. К электродам 3 и 4 прижаты стальные пуансоны 5 и 6, через которые передается нагрузка.

Бароэлектрический датчик силы 30 представляет собой электрохимическую систему типа:

ApîãТ Ag Bb, /А о - ." ч.

CuçHHr/C >„HbCl„Г,/ Cu>SBr

Бароэлектрический датчик силы работает следующим образом.

При наложении усилия возникают различные давления в двух разновеликих электродах. При этом электронноионные проводники подвергаются относительно разному сжатию. Соответственно возникает электродвижущая сила, которая является мерой свободной энергии переноса ионов серебра или меди нз более сжатого в менее сжатый электрод. Таким образом, величина электрического сигнала определяется свойствами электронно-ионных проводников, а электролит необходим для возникновения разности потенциалов, связанной с электрохимической реак.цией на границе с электродами.

Пример 1, В плексиглассовый цилиндрический корпус давлением

3000 11Па запрессован твердый электролит Ag ПЬТ и два электрода состава

Ад ТЫ диаметром 0,15 и 0,65 см.

Калибровочная кривая приведена на фиг. 2 (кривая 1).Чувствительность датчика составляет 0,32 мВ/кГ, по-. грешность — 0,9%, предельная нагрузка — 50 кГ. Относительная чувствительность (т.е. минимальная нагрузка) равна 0,06 кГ, Таким образом, динамический диапазон датчика равен Д=

=20 lg 50/0,06=58 дБ.

Временная функция баро-ЭДС представлена на фиг, 3 (кривая !).Âðåмя установления сигнала на уровне

0,95 от стационарного не превьш ает

5 с. Рабочий частотный диапазон датчика при гармоническом сигнале от 0 до 10 Гц.

Пример 2. В плексиглассовый цилиндрический корпус давлением

300 МПа запрессован твердый электролит Cu4HÜC1,T и два электрода состава С В диаметром 0,15 и 0,65 см.

Калибровочная кривая датчика приведена на фиг. 2 (кривая 2). Чувствительность датчика составляет 0,2 мВ/кГ, погрешность — 0,7%. Предельная нагрузка равна 120 кГ. Относительная ч вствительносTh (,минимальная нагрузка) равна 0,1 кГ. Динамический диапазон равен Д=20 1g 120/0,1=

=62 дБ. Временная функция баро-ЭДС представлена на фиг. 3 (кривая 2).

Время установления сигнала на уровне 0,95 от стационарного составляет

7 с. При гармонической нагрузке частотный диапазон от 0 до 10 Гц.

Таким образом, использование предлагаемого бароэлектрического датчика силы (в отличие от известных) повышает точность измерений не менее, чем на порядок величины (от 10-15% до менее чем 1% погрешности), а быстродействие в 100-150 раэ (от 10-15 мин до 5-7 с).

Предлагаемый датчик прост в изготовлении, надежен, хорошо воспроизводим, легко может быть миниатюри-. .зирован и найдет широкое приме ение в автономных измерительных устройФормула изобретения

Бароэлектрический датчик силы, содержащий твердый электролит и два электрода с различной поверхностью контакта, помещенных в корпус из изоляционного материала, о т л и ч а1362975 (м В) 20

Фиг. я

Составитель И. Невский

Техред И.Попович

Корректор Г.Решетник

Редактор А. Ревин

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6391/29

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ю шийся тем, что, с целью повншения точности и быстродействия, электроды выполнены из электронноионного проводника, имеющего мобильный HQH> общий с твердым электролитом.