Математическая модель формирования измерительного сигнала в электрокинетическом преобразователе переменного сдвига

Abstract

В статье рассмотрен вариант построения математической модели для электрокинетического преобразователя, который использует устройство на основе переменного сдвига. Приведена основная структурная схема построения первичного преобразователя. Использование измерительных преобразователей со сдвиговым эффектом при определенных конструкционных подходах позволяет повысить частоту полезного сигнала и, таким образом, уменьшить влияние паразитивных явлений, а также одновременно выполнять измерения электрокинетического потенциала и тока течения. Математическая модель основана на совместном решении уравнений гидродинамики Навье – Стокса и распределении заряда в двойном электрическом слое в щелевом капилляре с учетом уравнения Пуассона. Рассмотрен случай щелевого капилляра с различными значениями электрокинетического потенциала на стенках. Показано, что постоянный сдвиговый поток может формировать ζ-потенциал/ток течения только при различии электрокинетических свойств поверхностей щелевого капилляра и/или при наличии перепада давления. Использование простейшей аппроксимации распределения заряда позволило получить временную зависимость тока течения от нестационарного сдвига. Для этого было применено известное решение развития сдвигового движения вязкой жидкости и простейшая аппроксимация распределения заряда в двойном электрическом слое. Для контроля полученных результатов использованы измерения электрокинетического потенциала в растворах солей.