Энциклопедии, словари, справочники
 Энциклопедии, словари, справочники (поиск)   /   Химическая энциклопедия  Читатели спрашивают 
 
А Б В Г
Д Е Ж З
И К Л М
Н О П Р
С Т У Ф
Х Ц Ч Ш
Щ Э Ю Я

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ (хемотроны), приборы и устройства автоматики, измерит. и вычислит. техники, действие к-рых основано на электрохим. процессах и явлениях. Основу действия Э. п. и. могут составлять: концентрационная поляризация электродов, электрокинетические явления, анодное растворение (или катодное электроосаждение)и др.
Рассмотрим, напр., принцип работы электрохим. датчика мех. колебаний, в основе к-рого лежит концентрационная поляризация. Датчик представляет собой электрохим. ячейку из стекла или фторопласта, заполненную р-ром, к-рый содержит окисленную и восстановленную формы к.-л. в-ва, напр. ионы [I3]- (комплексный ион, состоящий из молекулы I2 и иодида) и I-, причем концентрация восстановл. формы в 10-100 раз больше концентрации окисленной формы. Если в такую ячейку ввести два инертных электрода (напр., платиновых сетчатых), пов-сть одного из к-рых значительно меньше пов-сти другого (микроэлектрод), то величина электрич. тока через ячейку будет лимитироваться процессами массопереноса в-ва, реагирующего на микроэлектроде. Мех. колебания корпуса прибора (вдоль оси чувствительности) преобразуются в колебания электролита относительно микроэлектрода, вследствие этого ускоряются гидродинамич. перенос реагирующего в-ва к микрозлектроду и протекающая на нем р-ция. В результате дополнительно к постоянному фоновому току появляется переменная составляющая тока, к-рая и содержит информацию о внеш. мех. воздействии. Передаточные ф-ции Э. п. и., связывающие р-цию в приборе с входным сигналом, полностью определяются импедансными характеристиками, включая перекрестный импеданс (см. Импедансный метод).
Электрокинетич. явления использованы при создании преобразователей перепада давления, линейных и угловых ускорений. При заполнении орг. жидкостью (чаще всего ацетоном) капиллярной пористой перегородки из стекла, керамики или др. диэлектрика на пов-сти капилляров возникает двойной электрический слой. Диффузная часть слоя благодаря тепловому движению находится в жидкости и способна перемещаться вдоль пов-сти капилляров вместе с жидкостью. При наложении перепада давления на пористую перегородку электрич. заряд диффузной части двойного электрич. слоя в определенной степени увлекается движущейся жидкостью и ионный ток фиксируется электродами, расположенными по обе стороны пористой перегородки. Приборы, основанные на электрокинетич. явлениях, отличаются от концентрационных Э. п. и. более высоким верхним пределом частотного диапазона (500 Гц и выше), но при этом имеют и более высокое внутр. электрич. сопротивление (ок. 1 МОм).
Анодное растворение (или катодное электроосаждение) используют в ртутном кулонометре, представляющем собой прозрачный капилляр, в к-рый помещены два столбика ртути, разделенные р-ром на основе к.-л. из солей Hg(II). При прохождении электрич. тока через кулонометр на одном из ртутных столбиков (аноде) протекает ионизация ртути, а на катоде - восстановление Hg(II) до металла. В результате объем электролита между электродами (индикатор прибора) перемещается по капилляру в сторону анода на величину, пропорциональную интегралу тока по времени протекания. Ртутные кулонометры применяют в разл. устройствах: счетчиках времени наработки, счетчиках ампер-часов, времязадающих устройствах и др. Напр., разработаны ртутные кулонометры с полным зарядом 23 Кл, диапазоном рабочих т-р от -30° до 70 °С и погрешностью интегрирования 2%. Существует водородный кулонометр, в к-ром при пропускании тока на катоде протекает разряд ионов водорода, на аноде - ионизация мол. водорода. В результате происходит перенос газообразного водорода через пористую перегородку, пропитанную серной к-той, из "анодного" отсека электродной камеры в катодный, возникает разность давлений, к-рая перемещает индикаторную жидкость в сторону анодного отсека на величину, пропорциональную кол-ву прошедшего электричества. На основе водородного кулоно-метра разработан счетчик ампер-часов постоянного тока для измерения кол-ва электричества при заряде и разряде аккумуляторных батарей, к-рый имеет порог преобразования 35 000 А * ч при погрешности 4%.
Разнообразные приборы для интегрирования тока, счета импульсов, временные и времязадающие устройства созданы на основе электрохим. интеграторов с дискретным считыванием информации - т. наз. дискретных интеграторов (ДИ). В простейшем случае ДИ - это герметичная ячейка, заполненная р-ром NaCl, в к-рую помещены два серебряных электрода. Один из них (электрод-склад) предварительно покрывается
тонким слоем AgCl и подключается к отрицат. полюсу источника тока, второй (рабочий электрод) - к положит. полюсу. На рабочем электроде образуется AgCl (стадия заряда ДИ), а на электроде-складе происходит восстановление AgCl до металлич. Ag. Кол-во в-ва, образовавшегося на рабочем электроде, пропорционально интегралу тока по времени протекания. Если изменить полярность тока, проходящего через ДИ, то на рабочем электроде AgCl восстанавливается до Ag, а на электроде-складе образуется AgCl (разряд ДИ). После того как AgCl на рабочем электроде полностью восстановится, напряжение на ДИ скачкообразно поднимается до 0,7-1 В. Скачок напряжения в конце разряда используется для включения разл. исполнит. устройств, прекращающих дальнейшее протекание тока через ДИ. Если разряд ДИ проводить постоянным током, время до скачкообразного подъема напряжения пропорционально кол-ву в-ва на рабочем электроде. Следовательно, кол-во электричества, поступившего на ДИ при интегрировании, можно рассчитать по интервалу времени от включения тока до конца разряда при фиксир. токе. Полный заряд ДИ может составлять 4,5 Юг, погрешность 1%, рабочий диапазон т-р от -40° до 50 °С, при габаритах: диаметр 12 мм, длина 20 мм, масса 5,3 г.
Э. п. и. применяют в качестве датчиков сейсмич. колебаний Земли, датчиков давления, градиента давления, линейных и угловых ускорений и др. мех. и акустич. величин в океанологич. исследованиях. Концентрационный электрохим. сейсмоприемник, используемый для измерения сейсмич. шумов в океане, имеет чувствительность 10 мкВ/мкм смещения грунта на частоте 0,1 Гц. Электрохим. управляемые сопротивления, оптич. модуляторы, усилители, выпрямители, реле времени, нелинейные емкости, генераторы колебаний тока и напряжения, запоминающие, интегрирующие элементы отличаются малыми габаритами, небольшой потребляемой мощностью (от 10-8 до 10-3 Вт), высокой чувствительностью, надежностью работы в диапазоне от 10-7 до 10 Гц, простотой схем включения, вибро- и ударостойкостью.

Лит.: Электрохимические преобразователи информации, М., 1966; Введение в молекулярную электронику, М., 1984; Дроздов Т.А., Соловьев С. Л., "Изв. АН СССР. Физика Земли", 1990, № 8, с. 10-19.

М. А. Новицкий.


^ЗГЛ: ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ