Автореферат (Перенос заряда в электрохимическом акселерометре при изменении концентрации активного компонента на электродах), страница 5

16. Экспериментальные зависимости электродных токов от приложенного постоянногоускорения (в ед. g) образца №2. Красные кривые– анодные токи, синие- катодные токи.190,0002160,0002150,0002140,0002130,000212I, A0,0002110,000210,0002090,0002080,0002070,0002060,000205-1,5-1-0,500,511,5gРис. 17 Экспериментальные зависимости электродных токов от приложенногопостоянного ускорения (в ед. g) образца №3. Красные кривые– анодные токи, синиекатодные токи.Был проведен анализ полученных выражений для электродных токов и сравнение сэкспериментальными результатами. Из разложения (19) при V=0 получаем, что электродныетоки обратно пропорциональны Rϕ 0 .

Для экспериментальных образцов значенияэлектродных токов при V=0 следующие: образец №1 – 190 мкА, образец №2- 29 мкА,образец №3- 209 мкА. Нормировав электродные токи (19) на их величины при V=0, получим,что крутизна преобразования (коэффициент при V) прямо пропорционаленмежэлектродному расстоянию Rϕ 0 . Для экспериментальных зависимостей нормированныезначения коэффициента пропорциональноститакже имеют пропорциональнуюмежэлектродному расстоянию зависимость: образец №1- катодный ток ~1.7 g-1, анодный ток~-1.03 g-1; образец №2- катодный ток ~4.3 g-1, анодный ток ~-2.5 g-1; образец №3- катодныйток ~0.028 g-1, анодный ток ~-0.03 g-1. В абсолютных величинах наибольшая крутизнапреобразования катодного тока у образца №1 – 330 мкА/g (102 мкА/g – для образца №2,6,3 мкА/g – для образца №3).Из представленных выше теоретических и экспериментальных результатов можнозаключить, что АЧХ электродных токов имеет смысл рассматривать в области малыхвнешних воздействий, где наблюдается линейная зависимость токов от внешнего ускорения.Так для образцов №1 и №2 этот диапазон составляет ±0.1g.

Для образца №3 линейнаязависимость наблюдается во всем диапазоне ±g (Рис. 17). Проведенные экспериментыпоказали, что для образца №3 АЧХ анодного и катодного токов совпадают на низкихчастотах, что соответствует результатам второй главы.Также были экспериментально получены АЧХ разностных катодных токов трехобразцов акселерометров как методом поворота (до частоты 0,2 Гц), так и на калибровочномстенде (в диапазоне 0,1-40 Гц) (Рис. 18), из которых можно сделать вывод, что у образца №1чувствительность к постоянному линейному ускорению выше (0.13 В/м/с2), чем у образцов№2 (0.045 В/м/с2) и №3 (0.0025 В/м/с2).Полученные теоретические и экспериментальные результаты хорошо качественно иколичественно согласуются между собой и позволяют сделать вывод о наилучшейконфигурации электродного узла.

Поскольку выходным током датчика является разностныйкатодный ток, то с точки зрения крутизны преобразования, наилучшей конфигурациейэлектродного узла является узел образца №1, поскольку в диапазоне сигнала ±g катодные20токи имеют наибольший коэффициент преобразования и линейную зависимость.

Такжеобразец №1 имеет наиболее высокую чувствительность к постоянному ускорению.Рис. 18. АЧХ образцов электрохимических акселерометров: 1– образец №1, 2- образец №2,3- образец №3.В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:1) Экспериментально обнаружена возрастающая от нуля до π разность фаз анодного икатодного токов четырехэлектродного узла электрохимического акселерометра с ростомчастоты внешнего воздействия от 0,01 Гц до 80 Гц. В том же частотном диапазонеобнаружен рост отношения амплитуды катодного тока к амплитуде анодного тока от 1 дозначения ~20.2) Показано, что различное поведение анодного и катодного токов объясняетсяизменением концентрации активных ионов на анодах при ее неизменном значении накатодах.

Получены аналитические выражения для электродных токов.3) Сформулированы граничные условия, учитывающие кинетику реакций на границеэлектрод-электролит и получена зависимость концентрации активных ионов на анодах отраспределения потенциала в преобразующем электродном узле. В рамках модели переносазаряда в преобразующем элементе электрохимического акселерометра, основанной науравнении конвективной диффузии со сформулированными граничными условиями и сучетом конечной электропроводности раствора, получены аналитические выражения дляанодных и катодных токов в случае стационарного течения жидкости.

Показананемонотонность поведения анодного тока с увеличением скорости потока жидкости.Результаты теоретического моделирования и экспериментальные данные по измерениюанодных и катодных токов в стационарном потоке жидкости находятся в хорошемкачественном соответствии между собой.4) Разработан и изготовлен малогабаритный высокочувствительный акселерометр синерциальной массой, создаваемой электрохимическими методами, позволяющий измерятьпостоянное линейное ускорение.

Установлено, что его динамические и шумовыехарактеристики не уступают аналогам. Собственный шум составляет величину ~35 µg/√Гц,чувствительность 1 В/g, коэффициент нелинейных искажений не более 0,5%, величинанестабильности нулевого смещения 2,5 µg.21Список публикаций по теме диссертации:1)Егоров Е. В., Козлов В. А., Яшкин А. В. «Фазо-частотная характеристика передаточнойфункции пространственно ограниченной электрохимической ячейки» // Электрохимия. 2007.Т.

43. № 12. С. 1436-1442.Агафонов В.М., Егоров Е.В., Зайцев Д.Л.. «Молекулярно-электронные измерители2)линейных ускорений. Предварительные результаты исследований» // Гироскопия инавигация. 2010. № 1. С. 72-80.Агафонов В.М., Егоров Е.В., Зайцев Д.Л., Неумоин К.А., Сафонов М.В. «Исследование3)возможности использования молекулярно-электронного устройства для определениянаправления на географический Север» // Гироскопия и навигация. 2010. № 3. С. 14-23.Zhanyu Sun, Egorov E., Agafonov V. «The Influence Of The Boundary Condition On4)Anodes For Solution Of Convection- Diffusion Equation With The Application To A FourElectrode Electrochemical Cell» // Journal of Electroanalytical Chemistry.

2011. №661, p.157-161.Yudahin F.N.,G.N. Antonovskaya, N. K. Kapustian, E.V. Egorov, A. N. Klimov Investigation5)of an external impact conversion into the strained rotation inside ancient boulder structures(Solovky islands, White Sea) // Seismic Behavior of Irregular and Complex Structures//Geotechnical, geological and Earthquake Engineering// O.Lavan, M.DeStefano. Springer.XIV.2013.

p. 3-14Егоров Е. В., Сафонов М.В. «Катодные и анодные амплитудо-частотные и фазо6)частотные характеристики молекулярно-электронных преобразователей» // Труды научнойXLVII конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладныхнаук». Часть V. Квантовая и физическая электроника. Москва. Долгопрудный. 2004. С. 22.Егоров Е.В. «Экспериментальное исследование фазовых характеристик МЭП» //7)Труды научной XLVIII конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных иприкладных наук». Часть V. Квантовая и физическая электроника.

Москва. Долгопрудный.2005. С. 154-155.Егоров Е.В. «Использование молекулярно-электронного углового акселерометра для8)измерения горизонтальной составляющей скорости вращения земли» // Труды научной 49-йконференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». ЧастьV. Квантовая и физическая электроника. Москва.

Долгопрудный. 2006. С. 94-95.Егоров Е.В., Егоров И.В., Зайцев Д.Л. «Создание новой элементной базы для9)инерциальной навигации на основе молекулярно-электронной технологии» // МатериалыВсероссийской конференции аспирантов и студентов «Индустрия наносистем и материалы»,г. Зеленоград, 2006 г. С. 105-109.Егоров Е.В., Егоров И.В., Зайцев Д.Л. Материалы всероссийской школы-конференции10)инновационных проектов аспирантов и студентов «Ершово-2006», Звенигород, 2006 г.Егоров И.В., Егоров Е.В., Зайцев Д.Л.

«Геофон на базе молекулярно-электронной11)технологии» // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции молодыхученых, аспирантов и студентов «Электроника- 2007», г. Зеленоград, 2007 г. С. 7-8.Егоров Е.В., Зайцев Д.Л. «Шумовые характеристики линейного молекулярно12)электронного акселерометра» // Труды научной 52-й конференции МФТИ «Современныепроблемы фундаментальных и прикладных наук».

Часть V. Том 2. Квантовая и физическаяэлектроника. Москва. Долгопрудный. 2009. С. 16-18.Yudahin F., Antanovskaya G., Kapustyan N., Egorov E., Klimov A. «An Investigation of an13)External Impact Conversion into the Strained Rotation Inside Ancient Boulder Structures (SolovkyIslands, White Sea)» // 6th European Workshop on the seismic behavior of Irregular and ComplexStructures (6EWICS), Haifa, Israel, 12–13 September 2011.Егоров Е.В., Агафонов В.М.

«Влияние распределения потенциала в электролите14)вблизи электродов на перенос заряда в электрохимическом акселерометре» Труды 56-йнаучной конференции МФТИ. Физическая и квантовая электроника. М.: МФТИ. 2013. С.153-155.22.