Молекулярно-электронный датчик механи-ческих сигналов

 

Союз Советсиих

Социалистические

Ржсттублин

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»843003 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (5 E ) M. Кл.

1 (22)Заявлено 17.08.79 (2!). 2811347/18-10 с присоединением заявки,%

Н 01 G 9/22

Гаеудаастееииый кетеитет,СССР па делом изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30. 06,81. Бюллетень ¹ 24 (53) УДК 531. 787 ,91 (088. 8).

Дата опубликования описания ЗО.Об.81 (72) Л вторы изобретения

1,1

Б. И. Ильин, Н. В. Петькин и А. И. Желонкин

1 (7l ) Заявитель (> 4 ) МОЛЕКУЛЯРНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК

МЕХАНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации механических воздействий, например смещений почвы, ускорений и т.п.

Известны молекулярно-электронные

5 устройства для регистрации механических воздействий, основанные на электрокинетическом или диффузионном прин-ципах. !

О

Известен электрохимический преобразователь механических воздей-ствий, содержащий корпус, внутренний объем которого заполнен электро-. литом и разделен перегородкой на

15 два отсека, в каждом из которых размещен анод и катод, расположенный в канале перегородки, два чувствитель ных элемента, герметично закрепленных ../ на торцах корпуса, источник постоянно го йапряжения, подключенный к аноду и катоду через резистор, параллельно которому включен электроизмерительный прибор, последовательно с которым включены дополнительный резистор и диод 1).

Недостатком известного устройства является невысокая чувствительность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик механических воздействий, содержащий диффузионный преобразователь, выполненный в виде заполненного электролитом корпуса, ограниченного с торцовых сторон мембранами и содержащего перегородку с каналом, делящую корпус на две полости с электродом в каждой из них.

Датчик содержит также инерционную массу,подвеатенную на упругом подвесе и связанную с мембраной преобразователя (2).

Недостатком данного датчика является ограниченная чувствительность.. связанная с изменением со временем характеристики мембранного преобгазователя, Кроме того, наличие мембран увеличивает общую жесткость упругой

843003 ф системы, что также приводит к сниже"-. нию чувствительности датчика.

Цель изобретения — повышение чувствительности. Указанная цель достигается тем, что в датчике механических сигналов диффузионный преобразователь выполнен в виде вертикально ориенти-гв рованного замкнутого контура, частично заполненного электролитом, а инерционная масса установлена на шарнире, причем ось вращения инерционной массы смещена относительно ее центра тяжести в плоскости контура диффузионного преобразователя.

Так как центр тяжести инерционной массы не совпадает с осью ее вращения, то при наличии механического воздействия происходит поворот на шарнире инерционной массы. В связи с жестким креплением инерционной массы с преобразователем происходит также поворот последнего, а выполнение ..преобразователя в виде контура и наличие воздушных объемов приводит к разности уровней электролита, что создает противодействующий . повороту период давления, а это, в свою очередь, приводит к повышению чувствительности датчика по причине уменьшения сопротивления перетоку электролита из одной камеры в другую, определяемому в известных устройствах наличием мембран и увеличениюирасхода электролита 1=ЬН Bg через канал преобразователя сечения

S», которая определяется не только величиной инерционной массы М, но и расстоянием gg центра тяжести от оси вращения

%а а6 К где дН вЂ” изменение .уровней электролита; . L — - длина контура преобразова-. теля;

К вЂ .местность подвеса; а — действующее ускорение.

На чертеже схематически представ лена конструкция предлагаемого мо. лекулярно-электроннного датчика механических сигналов.

Молекулярно-электронный датчик содержит кожух 1, внутри которого помещен диффузионный преобразователь . 2, выполненный в виде имеющего вид контура полого корпуса, заполненного.частично электролитом 3 и ориен5

10-. Крепление упругого подвеса может

15 быть. осуществлено на любом расстоя20

55 тированного в вертикальной плоскости. В нижней части корпуса установлен преобразующий элемент 4, содержащий анод и катод, образующие совместно с электролитом обратимую окисМ лительно-восстановительную систему.

Воздушные камеры корпуса 6 сообщаются капиллярным каналом 9, корпус преобразователя 2 жестко соединен с инерционной массой 5, подвешенной с помощью регулировочного устройства

7 на упругом подвесе 8. к кожуху 1 и установленной на струнном шарнире нии с центра тяжести инерционной массы 5. Точка крепления инерционной массы 5 к упругому подвесу 8 и ось вращения инерционной массы 5 смещены по разные стороны от центра тяжести инерционной массы 5 в плоскости контура преобразователя 2.

Инерционная масса 5 соединена с мембранами электроосмотического преобразователя 11 электрического сигнала в механический, выполняющего роль демпфирующего устройства, калибратора и при соответствующем включении в схе му считывания элемента обратной связи.

Датчик работает следующим образом.

При наличии внешнего механического воздействия (смешения, скорости, ускорения), направленного вертикально, инерционная масса 5, смещаясь на упругом подвесе относительно кожуха

1, проворачиватеся на шарнире в связи с тем, что центр тяжести инерционной массы не совпадает с осью вращения. Вместе с инерционной массой поворачивается и жестко связанный с ней диффузионный преобразователь

2. При этом изменяются уровни элек-1 тролита в камерах преобразователя и создается перепад давления, определяемый разностью этих уровней.

Электролит 3 перетекает через канал преобразующего элемента 4 и на электродах его появляется электрический сигнал, пропорциональный входному механическому воздействию, Таким образом, выходной электрический сигнал на преобразующем элементе образуется как за счет инерционных сил, действующих на массу электролита н получаемых от поворота контура преобразователя, 20

5 8430 так и эа счет разности уровней электролита в камерах преобразователя.

При размерах предлагаемого датчика

}. =1о "м, ь8 О м и одинаковых. значениях остальных параметров (м,K, а) получают увеличение расхода электролита, а следовательно, и чувствителньости в ьи 8

%\Р к >,1 O рс1

Ъзв " к: 9

Применение предлалагемого датчика позволяет расширить динамический диапазон измерения механических сигиа лов малого уровня.

Формула изобретения .

Иолекулярно-электронный датчик механических сигналов, содержащий размещенные в корпусе калибратор, 03 6 диффузионный преобразователь и инерционную массу, подвешенную на упругом подвесе и жестко соединенного с диффузионным преобразователем о т л ич:а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, диффузионный преобразователь выполнен в виде. замкнутого контура, частично заполненного электролитом, а инерционная масса установлена на шарнире, причем центр тяжести инерционной массы смещен относительно ее центра вращения в плоскости контура диффузионного преобразователя.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельствЬ СССР

В 353289, кл. И 01 G 9/22,,25.11.70.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 448766, кл. G Oi L 9/18, 22.12.72 (прототип}.

843003

° Составитель Н. Федотов

Редактор В. Матюхина Техред Э. Чу>кик Корректор M. Пожо

Заказ 5138/70 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4