表面電勢

應(yīng)用Debye-Hückel線性化近似求解非線性Poison-Boltzmann方程(PBE)，獲得一個(gè)混合、非對稱電解質(zhì)溶液中球狀膠粒表面電荷密度(σ)/表面電勢(Ψ0)的近似解析式，近似解析式適合于大κα的情形，但對于小κα的情形，數(shù)值試驗(yàn)表明:只要滿足κα≥0.03，即使表面電勢高達(dá)334mV(25℃)，近似解析式最大相對誤差也低于5%

?兩個(gè)表面電勢高低判斷

1.引言

現(xiàn)代飛機(jī)的控制系統(tǒng)中,源于傳統(tǒng)和可靠性,仍大量地使用油液壓控制器。這樣,就需要各種各樣的電磁閥,電磁閥的核心是電磁鐵。電磁鐵的設(shè)計(jì)、研究工作中,需要對其動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行測量。這種測量的難點(diǎn)之一在于位移的測量,從位移和時(shí)間的關(guān)系可以得到速度和加速度等參數(shù)。位移測量的關(guān)鍵在于位移傳感器的研制工作。

位移傳感器種類繁多,有電位器式、電感式和光電式。但是,電位器式中電刷和元件之間有摩擦,會(huì)影響壽命和靈敏度。電感式工作穩(wěn)定,但動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)低。光電式頻響好,但是價(jià)格高,受環(huán)境影響大,油污、灰塵會(huì)使光柵阻塞。而且光柵也不能直接測位移,它的輸出是一系列脈沖信號,由這些信號直接測得的是運(yùn)動(dòng)部件經(jīng)過兩個(gè)相鄰光柵時(shí)的平均速度,位移時(shí)間特性是在此基礎(chǔ)上推算得到的。因此,難以得到電磁鐵動(dòng)態(tài)過程中的最大速度、加速度等參數(shù)。

為了提高電磁鐵的測試水平,在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,研制一種專用的新型位移傳感器是十分必要的。本文試制了一種可用于電磁鐵位移時(shí)間特性測試的新型位移傳感器。

2 分布磁場位移傳感器的原理

給霍耳片加一個(gè)恒定的控制電流,讓它在一個(gè)平行的梯度磁場中移動(dòng)時(shí),其輸出電壓將是隨位移線性變化的。把霍耳片和運(yùn)動(dòng)部件相連,霍耳電壓可以準(zhǔn)確地反應(yīng)位移的變化,采用圖1所示的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)位移的測量?；舳?yīng)的頻率響應(yīng)比較高,完全可以滿足電磁鐵動(dòng)態(tài)特性的測試要求。

磁場梯度越大,傳感器靈敏度越高;磁場梯度越均勻,傳感器的線性度越好。具體實(shí)現(xiàn)中,可以采用線圈形成梯度磁場。當(dāng)線圈采用細(xì)導(dǎo)線繞制時(shí),磁場梯度是很均勻的。

當(dāng)線圈均勻、材料的導(dǎo)磁率較高,并且線圈間的距離較小時(shí),dB/dx近似為常數(shù),即線圈間磁場近似為線性梯度磁場。

要提高梯度磁場的線性,可以從下面幾個(gè)方面來考慮:導(dǎo)磁體選用磁導(dǎo)率高的材料,以使導(dǎo)磁體的磁場強(qiáng)度Hx盡可能小,從而使傳感器的靈敏度提高;盡量使兩導(dǎo)磁體相互平行,并使其間距盡可能小,從而保證兩導(dǎo)磁體間的比磁導(dǎo)g等于常數(shù);線圈盡量采用較細(xì)的導(dǎo)線,纏繞盡量細(xì)密均勻,并且盡可能保持兩線圈及導(dǎo)磁體形狀完全一致,從而保證單位長度線圈磁動(dòng)勢f等于常數(shù)。

3 霍耳元件的補(bǔ)償電路

霍耳元件用半導(dǎo)體材料制成,環(huán)境溫度對它有一定的影響。為減少這種影響,提高測量精度,應(yīng)采用恒流源供電。

控制電流為額定值、作用磁場為零時(shí),由于半導(dǎo)體材料的不均勻、霍耳電極安裝的位置不正確或者控制電極接觸不良,會(huì)造成控制電流分布不均勻,導(dǎo)致霍耳元件的輸出端出現(xiàn)一個(gè)電動(dòng)勢,此電動(dòng)勢就是不等位電動(dòng)勢。它會(huì)給測試帶來不便。在使用中,可以采用圖3所示的電路,來補(bǔ)償不等位電動(dòng)勢。在控制電流為額定值、作用磁場為零時(shí),調(diào)節(jié)電位器RP,可以使元件輸出為零。

氣液界面上由于不溶膜的存在而引起水面電勢的變化。若水面上的電勢為V0，水面上有不溶膜后的電勢為V，表面電勢ΔV=(V0-V)，其值可高達(dá)幾百毫伏的數(shù)量級。對于界面上形成的可溶性膜同樣存在界面電勢。表面電勢由測定液體表面和金屬探針表面之間的接觸電勢而得。具體有針電極法和振蕩電極法。由表面電勢的測定可得到不溶膜是否均勻以及膜上的分子如何排列的有關(guān)信息。