Кулонометрические преобразователи

Кулонометрические преобразователи основаны на явлении элек­тролиза. Связь между выделившимся веществом и количеством элек­тричества, пропущенным через преобразователь, определяется уравнением

,

где М – масса вещества; п – валентность ионов; F – постоянная Фарадея; А – молекулярная масса вещества.

Кулонометрические преобразователи получили наиболее широкое применение для интегрирования токов и напряжений, а также для измерения времени работы различных электротехнических устройств в качестве счетчиков машинного времени. Наряду с этим кулонометрические преобразователи используются для измерения влажности газов, толщины покрытий, в качестве генераторов инфранизких частот, реле времени, бесконтактных управляемых резисторов, ячеек памяти. На рис. 2-47 изображен ртутно-капиллярный кулонометрический преобразователь, состоящий из капиллярной трубки 1 диаметром 0,2–0,3 мм, заполненной двумя столбиками ртути 2 и 3, разделенными каплей раствора 4 солей ртути (например, HgI₂). При прохождении через преобразователь постоянного тока происходит электролиз, в результате которого на аноде ртуть растворяется (окисляется)

Hg + 4I^– → HgI₄^{– –}+2 e,

а на катоде – восстанавливается:

HgI₄+2 e → Hg + 4I.

В результате электролиза ртуть с анода переносится на катод, что приводит к перемещению капли электролита вдоль капилляра на длину D l, пропорциональную интегралу от тока за время интегрирования. Состав электролита при этом остается неизменным. Уравнение преобразования преобразователя можно представить в виде:

,

где А,g, п – соответственно молекулярная масса, плотность и валентность ртути; S – площадь капилляра D t=t ₂ -t ₁–время интегрирования. Значение интегрируемого тока должно быть меньше предельного значения диффузионного тока и обычно лежит в пределах 0,001–50 мкА. При использовании преобразователя в качестве счетчика машинного времени через него пропускается неизменный постоянный ток. В зависимости от значения тока и размеров капилляра время интегрирования составляет 100–5000 ч. Установка указателя (капли электролита) в нулевое положение производится изменением направления тока через преобразователь. Считывание показаний производится визуально по переднему или заднему менискам капли или при помощи оптоэлектронных, емкостных, индуктивных или резистивных считывающих устройств.

Погрешности ртутно-капиллярных преобразователей определяю­тся точностью изготовления капилляров, способом снятия информации, а также влиянием внешних факторов, особенно температуры механических воздействий вдоль оси капилляра.