ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ
ELECTROCHEMICAL DATA CONVERTERS

Изобретение относится к электрохимическим преобразователям информации (ЭХПИ) концентрационного типа, предназначенным, в том числе, для преобразования колебательных процессов механической природы в электрические сигналы.
Известны ЭХПИ, предназначенные для регистрации механических колебательных процессов, используемые, например, в морских системах  - электрохимические сейсмоприемники, приемники низкочастотных гидроакустических сигналов, электрохимические приемники давления и другие (см. B.C. Боровков, Б.М. Графов, А.А. Новиков, М.А. Новицкий, Л.А. Соколов, Электрохимические преобразователи информации, «Наука», Москва, 1966, B.C. Боровков, Б.М. Графов, Е.М. Добрынин, П.Д. Луковцов, А.А. Новиков, М.А. Новицкий, Л.А. Соколов и др. Электрохимические преобразователи первичной информации, «Машиностроение», Москва, 1969, - И.В. Стрижевский, В.И. Дмитриев, Э.Б. Финкельштейн, Хемотроника, «Наука», Москва, 1974. и др.). Эти ЭХПИ состоят из корпуса, заполненного электролитом и системы электродов (анодов и катодов), расположенных особым образом внутри корпуса; способ расположения электродов и конструкция корпуса зависят от конкретного назначения прибора.
2
Известна также конструкция ЭХПИ для измерения давления, состоящая из корпуса в виде полого цилиндра, разделенного перегородкой на две части (подмембранные полости), в которых установлены аноды, подключенные к плюсу внешнего источника тока; в перегородке имеется канал, соединяющий подмембранные полости, а в канале установлены рабочие катоды, подключенные к минусу внешнего источника тока. Цилиндр с торцов герметично закрыт упругими мембранами, а подмембранные полости залиты электролитом, например водным раствором KJ с небольшой добавкой J. Все детали ЭХПИ выполнены из химически инертных материалов. В состоянии покоя за счет установившегося электрохимического равновесия в системе фоновый ток во внешней цепи весьма мал. При механическом воздействии на одну из мембран электролит, перетекающий из одной подмембранной полости в другую, омывает поверхность рабочих катодов, за счет чего во внешней цепи начинает протекать ток, величина которого пропорциональна величине внешнего механического воздействия. Пропорциональность достигается подбором (расчетом) площади катода. При этом к катоду подводится электролит окисленной формы и происходят электрохимические реакции: восстановление на катоде и окисление на аноде:
-
-
3
- на катоде: J +2е→3J (восстановленная форма электролита),
-
-
3
- на аноде: 3J-2е→J  (окисленная форма электролита).
Эта конструкция выбрана авторами в качестве прототипа (см. М.Л. Фиш, «Химотронные приборы в автоматике», стр.168-170, Технiка, Киев. 1967).
Основным недостатком прототипа и всех известных конструкций является постепенное вымывание из деталей ЭХПИ, имеющих контакт с электролитом, микропримесей, содержащихся в этих деталях. Эти микропримеси постепенно, в течение нескольких месяцев, осаждаются на катодах, изменяя их эффективную площадь и гидравлическое сопротивление, значительно ухудшая при этом такие основные характеристики ЭХПИ, как чувствительность, порог чувствительности, частотный и динамический диапазоны, вплоть до полного выхода ЭХПИ из строя.
Поэтому, в технологическом цикле изготовления ЭХПИ, кроме ряда мер по обеспечению чистоты деталей, чистоты процесса сборки ЭХПИ, чистоты производственных помещений, воздуха в них и т.д., введен дополнительный технологический процесс заключающийся в том, что изготовленные ЭХПИ выдерживают под напряжением, подключенными к источнику тока в течении нескольких месяцев, затем проверяют и бракуют вышедшие из строя, а прошедшие испытание допускают до эксплуатации.
Целью настоящего изобретения является создание такой конструкции ЭХПИ, в которой было бы блокировано негативное влияние вымываемых из деталей ЭХПИ микропримесей, засоряющих рабочие катоды и выводящих ЭХПИ из строя.
Поставленная цель достигается тем, что в электрохимическом преобразователе информации, содержащем заполненный электролитом полый корпус, закрытый с торцов упругими мембранами и разделенный перегородкой с каналом, в котором установлены рабочие катоды, на две подмембранные камеры с анодами, и источник постоянного тока, минусы которого подключены к катодам, а плюсы - к анодам, в подмембранные камеры дополнительно установлены между анодами и рабочими катодами катоды очистки, площади которых значительно больше площади рабочих катодов, при этом на время поведения технологического испытательного цикла при отключенных рабочих катодах катоды очистки подключают к минусу источника тока.
Такое выполнение ЭХПИ позволяет осаждать выделяемые из деталей ЭХПИ микропримеси на катодах очистки, а не на рабочих катодах, для чего катоды очистки на время испытательного технологического цикла подключают к минусу источника питания, а рабочие катоды отключают. С целью увеличения эффективности действия катодов очистки их площадь делают существенно больше площади рабочих катодов.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.1 показан ЭХПИ, содержащий катоды очистки со схемой их расположения в подмембранных камерах.
Предлагаемое устройство ЭХПИ содержит полый корпус 1, например, в виде цилиндра, торцы которого герметично закрыты упругими мембранами 2, внутри корпус заполнен электролитом 3 и разделен поперечной перегородкой 4 с каналом, в котором расположены рабочие катоды 5. В подмембранных камерах 6 расположены аноды 7, подключаемые к плюсу источника тока, а между анодами 7 и рабочими катодами 5 расположены катоды очистки 8. Во внешней цепи ЭХПИ имеется переключатель 9, миллиамперметр 10 и источник тока 11. С целью уменьшения брака за счет засорения рабочих катодов инородными отложениями, а так же для сокращения сроков технологического испытательного цикла (ТИЦ), после изготовления ЭХПИ рабочие катоды 5 отключают от минуса источника тока 11 с помощью переключателя 9, и с помощью того же переключателя подключают к минусу источника тока катоды очистки 8, на поверхность которых происходит гальваническое (катодное) осаждение вымытых в электролит микропримесей. Сокращение сроков ТИЦ происходит за счет того, что площадь катодов очистки намного больше площади рабочих катодов. После выполнения ТИЦ катоды очистки отключают от источника тока и производят необходимые проверки ЭХПИ с подключенным рабочим катодом.
Использование предложенного электрохимического преобразователя информации позволяет существенно улучшить надежность ЭХПИ, в частности увеличить время безотказной работы, практически ликвидировать появление случайных отказов при работе в качестве элемента системы обнаружения и управления, а также уменьшить количество брака при изготовлении ЭХПИ и в 2-3 раза сократить длительность технологического испытательного цикла.