一种应用于电解液环境的法拉第笼制造技术

本实用新型专利技术涉及电化学技术领域，更具体地，涉及一种应用于电解液环境的法拉第笼。用于解决电解液环境中存在的各种电磁干扰的问题。此种应用于电解液环境的法拉第笼，包括外金属纱网、笼体和内金属纱网三层结构；所述外金属纱网设置在笼体的外壁上，所述内金属纱网设置在笼体的内壁上；所述笼体为非导电性的非金属材料；所述内金属纱网和外金属纱网为导电性强的金属材料。以实现此种法拉第笼应用于电解液环境时，具有全电磁屏蔽的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电解液环境的法拉第笼
本技术涉及电化学
，更具体地，涉及一种应用于电解液环境的法拉第笼。
技术介绍
一、法拉第笼法拉第笼(FaradayCage)是一个由金属或者良导体形成的笼子，以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔·法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。历史上法拉第曾经做过著名的法拉第笼的实验，将金属罩接地后，把自己罩在金属罩内，在金属罩外通上十几万高压的电源，法拉第在金属罩内却毫发无损。这个实验说明金属罩内的人是没有受到电场影响。这是因为笼体与大地连通，根据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等电位体，内部电势为零，电场为零。因此不论笼体有多高的电压，笼内的人身上各部位也带有同样的电压，两者之间是等电位的，没有电流流过人体。导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。静电屏蔽分为外屏蔽和全屏蔽。空腔导体在外电场中处于静电平衡，其内部的场强总等于零。因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感生电荷。如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。但如果外壳也接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。人们利用静电屏蔽的原理，制成了高压带电操作防护服，整个防护服都是由金属丝构成，在带电工作时，防护服与带电体接触良好，使作业时流经人体的电流几乎为零，电流全部从防护服上通过，使人降低触电风险。汽车实际上也相当于一个法拉第笼，在汽车中是不会被闪电击中。对于静电屏蔽原理的具体应用，还须注意：(1)实际应用中用金属纱网代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果，但用金属纱网的屏蔽效果并不是完全彻底的。(2)在静电平衡时，接地线中是无电荷流动的，但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化，或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化，就会使接地线中有电流。屏蔽罩也可能出现剩余电荷，这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的。二、基于可调平衡原理设计的直流电位差计直流电位差计是用补偿原理构造的仪器。补偿方法的特点是不从测量对象中支取电流，因而不干扰被测量的数值，测量结果准确可靠。当没有电流流过时，电池的正负极间的电势差等于电池的电动势。如有电流流过，因在电池内阻上有一定电压降(用电压表测量电池两极间的电压，就是这种情形)，这时测得的不再是电池电动势，而只能称作端电压。若能在无电流流过时进行测量，就可直接测量电动势了。补偿法就是这样一种方法。直流电位差计再配以标准电池、标准电阻等器具，能够准确度很高的测量电动势、电势差(电压)、电流、电阻等电学量；再配合以各种换能器，还可用于温度、位移等非电量的测量和控制。电位差计又分直流电位差计和交流电位差计。随着直流电流比较仪的理论和技术不断发展和完善，出现了准确度很高的直流电流比较仪式直流电位差计，其测量误差约为百万分之一数量级。交流电位差计用于测量工频到声频的正弦交流电压，但在市场上只有用于工频的产品，其他频率的交流电位差计均需自行设计制作。传统的直流电位差计一般为机械式，使用复杂、测量速度慢、价格昂贵、测量过程的影响因素多，故一般仅仅使用在实验室或仪表校正等场合，现场环境下使用极少。但随着电工电子技术的不断进步，已经出现了很多商品化的数字式直流电位差计，基本上解决了上述机械式直流电位差计的缺点。数字直流电位差计采用先进的数字化、智能化技术同传统工艺相结合，在使用功能上完全覆盖原直流电位差计的新型产品，可对热电偶和传感器、变送器等一次仪表输出的毫伏信号进行精密检测。三、电解液环境下金属材料自然腐蚀电位E1钢的测量当一个金属材料(如钢构件)处于电解液环境下时，钢材料表面与电解液的接触面上会形成一个双电层界面，这个双电层界面处，金属的原子与电解液发生化学反应，产生一个极化电位E钢，这个极化电位被称为自然腐蚀电位，本文中称呼该自然腐蚀电位为E1钢。测量电解液环境下钢构件的自然腐蚀电位E1钢，是阴极保护技术运用的基础条件之一。要测量E1钢，须引入另外一个参比电极，要求该参比电极的极化电位E参已知且稳定。用仪表测量钢构件和参比电极之间的直流电位差E1钢－E参，即可以计算得到自然腐蚀电位E1钢数值。具体见图2所示。在现在的实际应用中，一般是使用电压表作为两个电极之间的测量仪表。要求电压表正极电连接钢构件，电压表负极电连接参比电极，此时形成了一个闭合的、拥有电子电路和离子电路的测量回路，回路中会形成一个测量电流I测。此时电压表的读数V电压表实际上为路端电压，经过分析可知V电压表＝I测×R电压表＝(E1钢－E参)－I测×Ru，其读数并不是测量者想要的(E1钢－E参)，里面还包含了一个影响因素I测×Ru。上述公式中的V电压表是电压表的读数；E1钢是钢构件在该电解液环境下，因自然腐蚀所产生的自然腐蚀电位；E参是参比电极在该电解液环境下，因自然腐蚀作用所产生的自然腐蚀电位；I测是测量电路中流过的电流；Ru为被测量电极和参比电极之间的离子电路电阻；R电压表为测量用电压表的内部电阻。在实践应用中，如果电压表的内阻R电压表较高，达到R电压表＞Ru×1000时，I测×Ru可以忽略不计，可认为电压表测量值V电压表≈(E1钢－E参)。在现有的电子工业水平下，数字式电压表的阻值基本上都达到107～109，远远大于R电压表＞Ru×1000的要求(Ru一般为几百或几千欧姆)，故在二电极体系下采用高内阻的数字式电压表可认为满足此时的测量精度需要。当选用可调平衡的直流电位差计，替换掉电压表作为测量仪表时，因直流电位差计的内阻趋向于无限大，测量电路形成了“虚断”的状况，可认为测量电流I测此时已经不存在，就导致I测×Ru同时也不存在，故直流电位差计的读数E直流电位差计＝(E1钢－E参)。四、电解液环境下被极化电极，对所处电解液环境和环境中的其他金属材料的影响当一个电极在电解液环境下被极化(如外加电源阴保系统中的阳极)、或者一个金属体被其他带电体所极化时(如排流系统的排流体)，在电极表面与电解液的接触面上所形成双电层界面处，会发生电流从电极流出或流入电解液环境中的现象。这些流出或流入的电流，会对该电极附近的金属材料造成不可预料的腐蚀风险，如外加电源阴保系统中的阳极，会成为非本阴保系统所保护的、附近的其他金属材料的直流杂散电流干扰来源；而排流系统中的排流体，也会成为非本阴保系统所保护的、附近的其他金属材料的直流杂散电流(或交流杂散电流)干扰来源，均会造成这些金属材料的腐蚀速度加快。
技术实现思路
本技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种应用于电解液环境的法拉第笼，用于解决电解液环境中存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于电解液环境的法拉第笼，其特征在于，包括外金属纱网(5)、笼体(2)和内金属纱网(4)三层结构；所述外金属纱网(5)设置在笼体(2)的外壁上，所述内金属纱网(4)设置在笼体(2)的内壁上；所述笼体(2)为非导电性的非金属材料，所述内金属纱网(4)和外金属纱网(5)为导电性强的金属材料；所述法拉第笼(1)，用于屏蔽笼内对笼外的电磁干扰和笼外对笼内的电磁干扰，即避免笼内和笼外的电磁互相干扰。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于电解液环境的法拉第笼，其特征在于，包括外金属纱网(5)、笼体(2)和内金属纱网(4)三层结构；所述外金属纱网(5)设置在笼体(2)的外壁上，所述内金属纱网(4)设置在笼体(2)的内壁上；所述笼体(2)为非导电性的非金属材料，所述内金属纱网(4)和外金属纱网(5)为导电性强的金属材料；所述法拉第笼(1)，用于屏蔽笼内对笼外的电磁干扰和笼外对笼内的电磁干扰，即避免笼内和笼外的电磁互相干扰。


2.根据权利要求1所述的一种应用于电解液环境的法拉第笼，其特征在于，所述内金属纱网(4)和外金属纱网(5)通过笼体(2)隔开，二者互不接触；所述内金属纱网(4)和外金属纱网(5)不与导电性材料接触。


3.根据权利要求2所述的一种应用于电解液环境的法拉第笼，其特征在于，所述内金属纱网(4)和外金属纱网(5)设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴莉，
申请(专利权)人：张兴莉，
类型：新型
国别省市：广东;44