Электролитические преобразователя предназначеян для преобразования механических перемещений его элементов в электрические сигналн. В зависимости от решения конкретных задач их конструкция может быть различной. OctamiE элементами этих устройств являются электроды, помещенные в электролит.

В электролитическом преобразователе при включении в электрическую цепь происходят слояшые электрохимические процесоы, которые завиоят от,того, являются йлектродн химически активными или же инертными, В последнее время применяют в основном, инертные электроды, так как в этом случае ресурс работы преобразователей значительно возрастает.

При введении в электролит инертных электродов, изготовленных, например, из платины отрицательно заряженные ионн будут отдавать овои электроны \пектроду, сообщая ему отрицательный заряд, а олою электролита, примыкашему к нему положительный. В результате об-; разуется двойной электрический слой Д§7 и соответотвутаий ока-чок потищиала, значение которого определяется составом и концентрацией электролита.

• Если к преобразователю подвести напряжение, то на поверхности электродов будут протекать обратимые электрохимические реакции окисления и воостановления, в результате которых обеспечивается протекание тока в замкнутой цепи источник э.д.с, - электролитический преобразователь. ,

Так как связь электрода о электролитом осуществляется через переходную емкость электрод-электролит /1§7 /емкооть двойного слоя/,, то в общем случае плотность тока - J меярцг электродами окладывается из плотности токов проводимости и электрического омецения

где в-напряженность электрического поля; У $ - удельная электропроводность и диэлектрическая проницаемость электройгса соответственно.

На праетжке шютностью тока злектричеокого смещения {ds/dt) возникающего мваду обкладками конденсатора при перезарядке,

всегда можно пренебречь по сражению с плотностью тока проводимости ( у*),вк как" на электролитические првобразователи..подает-оя переменное напряжение частотой порядка сотни /редко тысячи/ герц, а токи отещения будут существеннщи в электролитах при частотах цсрядка десятки мегагерц /1§/. Поэтому, в электролитических преобразователях главным параметром является удельная электропроводность -у,зная которую можно определить электрическое сопротивление в по фо1»уле в « i/fa или в . 1/ув > где X - расстояние между электродами} S - площадь поперечного сйченжя проводящего слоя электролита; в - s/x - геометрическая проводи-"" мооть проотраяотва между электродами.

Рассмотрим теперь принцип,работы устройств, предназначенных для измерения углов. Эти устройства будем называть электродати-ческими преобразователями угла ,/ШУ/.

В ЗЛУ, предназначенном для измерения угла поворота вала /рис, I,а/» корпус 4, выпсушенный из изолнционнрго материала, заполнен электролитом, в который введены неподвижные электроды I, 2 и подвижный электрод 3, жестко закрепленный на измерительной оси. Преобразователь включен в мостовую схему, составленную из сопротивлений в и сопротивлений ai-3 и в2-5 участка цепи между его неподвижнши и подвижным электродами. Вели уол паво1?ота измерительной оси равен нулю, то площади перекрытия электродов I щ 2 электродом 3 одинаковы, поэтому геометрические проводииооти пространства между неподвижными и подвижным электродами равны и, следовательно, равны сопротивления участка цепи между неподвиж-нши подвижными электродами. При этом мостовая схема сбалансирована, и прибор 5, измеряющий разность падений напряжений на сопротивлениях будет показывать нуль. При повороте, измерительной оси на некоторый угол у изменяется площадь перекрытия злектро- дов I и 2 электродом 3, то есть изменяется гео»етрическая право- , дшаость пространства между электродами, что приводит к нарушению равновесия моста. Разность падений напряжений на сопротивлениях ц служит мерой угла поворота измерительной оси.

Во многих конструкциях ШУ преобразование угла поворота осно- вания в изменение геометрической проводямооти пространства мевду электродами основано на свойстве свободной поверхности жидкости шш поверхности раздела двух несмешиваюшихоя жидкостей аоаервЯять

гсриэснтальное положение йри наклоне корпуса, жестки связанного с основанием. Такого типа устройства представляют собой жвдкоотные маяягники.

Корпус жидкоотного маятника может иметь форму кольцевого канала. Нижняя его половина заполняется рабочей жидкостью - электролитом, верхняя - жидкостью с меньшей плотностью для демпфирования колебаний рабочей жидкости. По оси кольцевого канала в электролите ]8мещен платиновый электрод о тремя выводами. Два вывода расположены на уровне поверхвооти раздела жидкостей /при горизонтальном положении основания/, а третий - внизу посредине между боковыми. Сопротивления участков цепи между боковыми и средним выводами служат плечами мостовой схемы. При наклоне корпуса маятника электролит перемещается относительно платинового электрода, в результате чего нарушается равенство сопротивлений и, следовательно, равновесие мостовой схемы.

Одноосный Я17 /рис. 1,6/ представляет собой цилиндрическую ампулу с неподвижными электродами I, 2 и 3. Расстояние между электродами I и 2 выбрано таким, что при горизонтальном положении продольной оси ампулы основание газового пузырька проходит через середины этих электродов, и площади электродов I и 2, покрытие электролитом, равны между собой, в силу этого равны сопротивления в цепи.электродов 1-3 и 2-3.

При отклонении продольной оси ШУ от плоскости горизонта газовый пу8Щ)вк перемещается-вдоль оси ампулы, в результате чего шкмцадь перекрытия электролитом одного из электродов увеличивается, а другого - уменьшается, что приводит к изменению сопротивлений участков цепи между электродами 1-3 и 2-3.

Двухосный ЕПУ выполнен .на базе сферического пузырькового уровня. Принцип его работы не отличается от принципа работы одноосного ШУ.

Отметим, что из описанных ЭПУ наибольшей чувствительностью обладают пузырьковые ЗЛУ. Они имеют неболшие размеры, конструкция их проста. Недостатком еаких ЗЛУ является малая зона линейнооти.

ЭПУ, показанный на рис. 1,а, характеризуется большей зоной линейности по сравнению о пузырьковыми," однако у него низкая чув-""" ствятельность.

Все типы ЭПУ обладают низким /порядка 200-500 Ом/ оопротивле-ниеы, что позволяет вклшать их непосредственно в цепи исполнительных устройств без промежуточного усилителя.

в дальнейшем при исследовании ЭПУ с целью усовершенствования их характеристик необходимо более глубоко вникать в сложные физико-химические процеосн, обусловленные протеканием электрического тока через, электролит,

1,2, Ураввеввя движения жидкостного маятника

Пузщжковые ЭПУ о точки зрения механиот представляют собой жидкостАе маятники, которые являются системами с бесконечным числом степеней свободы; Как показывает практика, при медленных движениях основания жидкостный маятник можно заменить твердым маятником о соответствующими параметрами, которш, как правило, определяют экспериментально.

Однако при решении задач виброустойчивости ШУ в широком диапазоне частот вибрации необходимо рассматривать многие формы колебаний жидкости со свободной поверхностью р, §7, и в этом случае модель твердого маятника уже не приемлема,

Анализируя перемещения газового пузырька при квазястатическом угловом движении оонойаяия, будем предполагать, что форма пузырька остается неизменной.

Так как плотность газа в пузырьке распределена ревномеряо, то при горЕвонтальном положении ампулы центр объема и центр масо пузырька совпадают, следовательно, совпадают и линии действия подъемной; силы и силы веса. Поэтому главный момент в этс»« случае /рис.2/ равен нулю. Если ампулу наклонить на угол у относительно плоскости горизонта, то возникает восстанавливапций момент

- (1 - «г» в

г sin«

/1.1/

где ш., - масса вытесненной пузырьком жидкости; - масса пу-31фька; в - ускорение свободного падения; г - радиус кривизны внутренней поверхности ампулы.

При малых углах поворота у в выражении /1.1/ во заменить на <(/ :

Bin у

мож-

- (а, - ag) в г у

/1.2/

Под действием момента пузырек переместится относительно повердаости ампулы таким образом, что пряная, проходящая через течки о и о <5уДвт вертикальной. Учитывая момент сил инерции, позиционный момент и момент сил сопротивления, пропорциональ-

ный ухловой скорости 1» уравнения дврсения жидкостного маятника запишем в виде.

(Hg+fflj) *• у + My + (ш - Шд) в г у - о ,

где т, - присоединенная масса жидкости. Обозначив

- "г) в

перепишем урашение /1.3/ в форме

/1.3/

/1.4/

У + Snip+kij. .0, /1 5/

Это уравнение описывает свободные колетания )тузырька относк-тельнс ампулы. 1Сорни характерйотичеокого уравнения, соответству10-щего уравнению /I.S/, равны

/1.6/

Как известно, характер длиженял пузырька существенно зависит ; от соотношения величин пик. Если п к. /случай малого соп--" ротишения/, то корни характеристического уравнения комплексно сопряженные. Если п > к/случай большого сопротивления/,корни и Zjj- вещественше.

Рассмотршл эти случаи более подробно,

А. Пустьп < к. Тогда корни характеристического уравнения - п+1 к, »2 » - п-1к, где к, - (к- п)/, 1 - 1? Общее решение уравнения /1.5/ в этом случае имеет вид y-.e*(Ccoekt + OgSiak.,*) . в-°*с совк,* + п Yjfeink:, t ,

. . /1.7/

где у и yj начальные значешт координат у и, у при * - о.

В частности, в отсутствие сил сопротивления /4» - О/ решение уравнешш /1.5/ ш,<еет ввд

Би)ажение /1,8/ могао переписать так:

/1.8/

у - ж aia (kt -КХ) ,

А - к")/ , оГ . аго tg kijVij/