2. Електрокінетичні перетворювачі

Залежно від виду вхідної та вихідної величин електрокінетичні перетворювачі можуть бути розділені на дві групи. До перших належать перетворювачі, вхідною величиною яких є градієнт тиску в рідині всередині перетворювального елемента, а вихідною – ЕРС. До другої групи належать перетворювачі, вхідною величиною яких є напруга або струм, які підводяться через осмотичну комірку до електродів, а вихідною – переміщення, яке визначається об’ємом рідини, що переноситься через пористу перегородку, або ж осмотичний тиск.

В одних і в інших перетворювачах вхідна величина може бути як сталою в часі, так і змінною.

Найбільш поширені серед перетворювачів механічних величин в ЕРС перетворювачі зі штивними перетворювальними пористими пере­городками 1 і перфорованими електродами 2 (рис.6). В перетво­рювачах зі сталою вхідною величиною, які називаються перетворю­вачами сталої течії, робоча рідина безперервно протікає через пере­творювальний елемент в одному напрямку. Перетворювач зі змінною вхідною величиною містить обмежений об'єм рідини, що знаходиться в його робочій камері. Перші застосовуються при вимірюваннях витрат і для контролю складу рідин, другі - для перетворень різноманітних механічних величин, наприклад, тиску, швидкості, прискорення.

Рис. 6. Будова електрокінетичних перетворювачів зі штивною пористою перегородкою

Осмотичні перетворювачі широко не застосовуються як перетво­рювачі вимірювальної інформації, тому зупинятися на них ми не будемо.

Створення електрокінетичних перетворювачів пов'язане з певними конструктивними труднощами, що пояснюються, головним чином, вибором необхідних матеріалів, які забезпечили б одержання бажаних технічних характеристик, їх стабільності в часі тощо. Це, насамперед, стосується чутливого елемента або так званої перетворюючої пари: ро­боча рідина та пориста перегородка. Робоча рідина в парі з відповідною пористою перегородкою повинна забезпечувати максимальний елек­трокінетичний ефект, мати велику діелектричну проникність, малу елек­тропровідність та механічну в'язкість. Пориста перегородка повинна мати високі електроізоляційні властивості, достатню механічну міц­ність. Як робочі рідини використовують однокомпонентні полярні ріди­ни, такі, як ацетон, нітробензол, ацетонітрил, а для перегородок - полі­етилен, кварц, фторопласт-4, скло.

Найтехнологічнішими для корпусів електрокінетичних перетворю­вачів є полімерні матеріали. В деяких випадках можливе використання хімічно стійкого скла. Мембрани та­ких перетворювачів можуть бути як металевими (фосфориста або берилієва бронза), так і неметалевими, на­приклад, поліетиленові або фторопластові плівки.

Розглянемо деякі найхарактер­ніші електрокінетичні перетворювачі. Електрокінетичний перетворювач вібрографа (рис.7) складається з електрокінетичного чутливого елемен­та 1, вібраційні коливання до якого передаються від досліджуваного елемента через щуп 2. Корпус 3 перетворювача в процесі робо­ти повинен бути прикріплений до нерухомого об'єкта. Діюче значення вихідної ЕРС при синусоїдному характері вібраційних коливань таке

Рис.7. Будова електрокінетичного перетворювача віброметра

Електрокінетичні віброперетворювачі характеризуються такими технічними даними: частота віброколивань 5...200 Гц, амплітуда 15...500мкм, механічна стала часу від сотих часток до однієї секунди, а чутливість в робочому діапазоні 0,1...1 мВ/мкм.

На рис. 8 показана будова електрокінетичного лінійного акселе­рометра. Під час роботи корпус аксе­лерометра 1 жорстко кріпиться до досліджуваного об'єкта, внаслідок чо­го коливання досліджуваного об'єкта передаються безпосередньо на корпус перетворювача. Внаслідок інерції рі­дини в камерах комірки та наявності пружних мембран 2 переміщення рідини відносно пористої перегородки З приводить до появи на виході перетворювача ЕРС, яка при дотриманні певних конструктивних вимог буде пов'язана з досліджуваним прискоренням.

Рис. 8. Будова електрокінетичного перетворювача акселерометра

Контрольні запитання:

1. Що називається електрохімічним вимірювальним перетворювачем?

2. Назвіть основні фізико-хімічні процеси, які відбуваються в електрохімічних перетворювачах.

3. Принцип дії та будова електрохімічних резистивних перетворювачів.

4. Принцип дії та будова гальванічних перетворювачів рН-метрів.

5. Принцип дії та будова електрокінетичних перетворювачів.