ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в качестве преобразователя постоянного и переменного давления в электрический сигнал.
Известен электрокинетический преобразователь (см. А.с. №391429 SU, 1973), состоящий из электроизоляционного корпуса, внутри которого установлены генераторная пористая перегородка с перфорированными электродами и дополнительная преобразующая перегородка с электродами, питаемыми от внешнего источника переменного тока, по торцам находятся упругие мембраны, полость преобразователя заполнена полярной жидкостью.
Недостатком этого преобразователя является невысокая надежность конструкции, вызванная тем, что корпус данного преобразователя выполнен из диэлектрического материала.
Известен электрокинетический преобразователь (см. А.с. №491057 SU, 1976), содержащий диэлектрический корпус, два металлических кольца, с упругими металлическими мембранами, разделенные слоем полиэтилена, рабочую жидкость и металлическую мелкопористую перегородку, являющуюся токосъемным электродом.
Недостатком данного преобразователя является низкая чувствительность, обусловленная тем, что пористая перегородка выполнена в виде металлической сетки.
Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является электрокинетический преобразователь (см. А.с. №, 866428 SU, 1981), содержащий корпус, выполненный в виде двух коаксиальных металлических цилиндров, зазоры между которыми заполнены диэлектрическим материалом, а смежные торцы закрыты электродами и прикреплены к пористой керамической перегородке, два упругих элемента, выполненные в виде мембран и присоединенные к противоположным торцам цилиндров, капиллярные трубки для заполнения преобразователя рабочей жидкостью, пропущенные через боковые поверхности цилиндров. В подобном преобразователе на границе раздела рабочей жидкости и пористой керамической перегородки образуется двойной электрический слой. При работе электрокинетического преобразователя рабочая жидкость под действием внешнего механического давления продавливается, снося ионы диффузной части двойного электрического слоя, через пористую керамическую перегородку. Структура двойного электрического слоя и распределение потенциала в нем фиксированы и определяются свойствами пары - рабочей жидкости и пористой керамической перегородки. Это ограничивает чувствительность электрокинетического преобразователя, что является недостатком данного преобразователя.
Техническая задача: повышение чувствительности электрокинетического преобразователя при преобразовании постоянного и переменного давления в электрический сигнал.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый электрокинетический преобразователь снабжен дополнительными диэлектрическими мембранами, выполненными в виде дисков, которые прикреплены к смежным торцам коаксиальных металлических цилиндров, причем жесткость дополнительных диэлектрических мембран не превышает жесткости упругих элементов. Каждая дополнительная диэлектрическая мембрана имеет отверстие в центре. Радиус отверстия в каждой дополнительной диэлектрической мембране для сведения потерь
электрического сигнала к минимуму должен быть не более 1/3 радиуса упругого элемента. При работе электрокинетического преобразователя внешнее механическое давление, воздействующее на упругие элементы, передается через рабочую жидкость на дополнительные диэлектрические мембраны, которые приходят в движение, а через них на пористую керамическую перегородку, что приводит к перетеканию рабочей жидкости из одного коаксиального металлического цилиндра в другой. В результате между электродами за счет электрокинетического эффекта появляется разность потенциалов. Введение дополнительных диэлектрических мембран разрывает цепь замыкания электрического сигнала через объем рабочей жидкости и этим повышается чувствительность преобразователя. Часть сигнала, проходя через отверстия в дополнительных диэлектрических мембранах, замыкается на них. Отверстия в дополнительных диэлектрических мембранах служат для улучшения заполнения корпуса рабочей жидкостью и повышения чувствительности за счет эффекта демпфирования, который заключается в сглаживании колебаний дополнительных диэлектрических мембран. Благодаря отверстиям в дополнительных диэлектрических мембранах рабочая жидкость быстрее заполняет корпус электрокинетического преобразователя, дополнительные диэлектрические мембраны быстрее успокаиваются, время, необходимое для перехода электрокинетического преобразователя в рабочее состояние, уменьшается, что повышает чувствительность электрокинетического преобразователя. Чтобы дополнительные диэлектрические мембраны не оказывали влияния на характеристики электрокинетического преобразователя, их импеданс должен быть на порядок ниже импеданса упругих элементов. Это реализуется при применении тонкого, с малой упругостью материала, в качестве которого может быть взят, например, фторопласт.
На фиг.1 представлена конструктивная схема электрокинетического преобразователя.
Электрокинетический преобразователь содержит корпус, состоящий из двух коаксиальных металлических цилиндров 1 и 2, снабженный с торцов двумя упругими элементами 6 и 7, выполненными в виде мембран, и разделенный пористой керамической перегородкой 5 с электродами 3 и 4, капиллярные трубки 8 и 9 для заполнения преобразователя рабочей жидкостью 10, зазоры 17 между коаксиальными металлическими цилиндрами 1 и 2 и зазоры 15 и 16 между капиллярными трубками 8 и 9 и коаксиальными металлическими цилиндрами 1 и 2, предназначенные для обеспечения герметичности электрокинетического преобразователя и выполненные из диэлектрического материала, дополнительные диэлектрические мембраны 11 и 12, выполненные в виде дисков, с отверстиями 13 и 14, расположенными в центре каждой из дополнительных диэлектрических мембран 11 и 12, которые прикреплены к смежным торцам коаксиальных металлических цилиндров 1 и 2, причем жесткость дополнительных диэлектрических мембран 11 и 12 не превышает жесткости упругих элементов 6 и 7.
Предложенный электрокинетический преобразователь работает следующим образом.
При работе электрокинетического преобразователя внешнее механическое давление, воздействующее на упругие элементы 6 и 7, передается через рабочую жидкость 10 на дополнительные диэлектрические мембраны 11 и 12, которые приходят в движение, а через них на пористую керамическую перегородку 5, что приводит к перетеканию рабочей жидкости 10 из одного коаксиального металлического цилиндра в другой. В результате между электродами 3 и 4 за счет электрокинетического эффекта появляется разность потенциалов. Введение дополнительных диэлектрических мембран 11 и 12 разрывает цепь замыкания электрического сигнала через объем рабочей жидкости 10 и этим повышается чувствительность преобразователя. Часть сигнала, проходя через отверстия 13 и 14 в дополнительных диэлектрических мембранах 11 и 12, замыкается на них. Отверстия 13 и 14 в
дополнительных диэлектрических мембранах 11 и 12 служат для улучшения заполнения корпуса рабочей жидкостью 10 и повышения чувствительности за счет эффекта демпфирования, который заключается в сглаживании колебаний дополнительных диэлектрических мембран 11 и 12. Радиус каждого из отверстий 13 и 14 в дополнительных диэлектрических мембранах 11 и 12 для сведения потерь электрического сигнала к минимуму должен быть не более 1/3 радиуса каждого из упругих элементов 6 и 7. Благодаря отверстиям 13 и 14 в дополнительных диэлектрических мембранах 11 и 12 рабочая жидкость 10 быстрее заполняет корпус электрокинетического преобразователя, дополнительные диэлектрические мембраны 11 и 12 быстрее успокаиваются, время, необходимое для перехода электрокинетического преобразователя в рабочее состояние, уменьшается, что повышает чувствительность электрокинетического преобразователя. Чтобы дополнительные диэлектрические мембраны 11 и 12 не оказывали влияния на характеристики электрокинетического преобразователя, их импеданс должен быть на порядок ниже импеданса упругих элементов 6 и 7. Это реализуется при применении тонкого, с малой упругостью материала, в качестве которого может быть взят, например, фторопласт.
Таким образом, предлагаемый электрокинетический преобразователь позволяет повысить чувствительность электрокинетического преобразователя при преобразовании постоянного и переменного давления в электрический сигнал.