Способ градуировки преобразователей пульсаций удельной электропроводимости

Способ градуировки преобразователей пульсаций удельной электропроводимости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалксти чески к

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЗЬСТВУ

<в785708 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 2213 78 (2l) 2б 8786 3/18-25 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 07 у 2.80.Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 021280

Р )М. Кл.

G N 27/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 543.257. (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Хажуев и B. И. Суворов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ПУЛЬСАЦИЙ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТИ

Изобретение относится к Области электрических измерений и может быть использовано для градуировки и поверки преобразователей пульсаций удельной электрической проводимости (УЭП) жидких сред, применяемых в химической промышленности, в исследованиях турбулентных потоков и в морской кондуктометрии.

Известен способ градуировки преобразователей пульсаций УЭП с помощью динамического эквивалента (1). По этому способу реальный жидкостный поток заменяется мерой электрической проводимости, значение которой изме- 15 няется по известному закону. Однако градуировка по этому способу сопровождается большими погрешностями, так как не учитываются искажения потока телом преобразователя и его прост- 20 ранственное осреднение.

Наиболее близким по технической сущности является способ градуировки преобразователей УЭП с помощью тепловых меток, который основан на введении в чувствительную зону преобразователя неоднородности со значением УЭП, отличающимся от УЭП среды и созданной за счет быстрого локального наг. рева лучем лазера жидкости в движу- 30 щемся потоке. Градуировка по этому способу заключается в следующем, На определенном расстоянии E от преобразователя вверх по потоку с помощью системы линз в малом объеме жидкости фокусируется лазерный луч с энергией горядка 1 дж.

Лазер работает в импульсном режиме с длительностью импульса не более

10 с.

Объем нагретой жидкости (так называемая тепловая метка) участвует в общем конвективном движении всего потока со скоростью Ч . Локальная тем" пература меток и частота их следова" ния (1-2 Гц) выбираются такими, чтобы за время Т = 8 /Ч тепловая метка вследствие молекулярной теплопроводности не успела значительно изменить свою УЭП.

Обычно перегрев в области преобразователя составляет 0,1-0,2 С, что о соответствует изменению УЭП на 0,250,5% относительно УЭП среды 23.

Градуировка преобразователей по этому способу не позволяет получить, зависимость выходного сигнала преобразователя в функции от УЭП метки, а позволяет оценивать лишь размеры чувствительной зоны по длительности

785708 реакции преобразователя на тепловую метку.

Цель изобретения — упрощение, повышение точности и воспроизводимости и обеспечение воэможности градуировки всех типов преобразователей.

Поставленная цель достигается тем, что в чувствительную зону преобразователя периодически вводят твердое тело, УЭП которого отличается от УЭП среды, и по амплитуде и частоте сиг(нала реакции преобразователя судят о его градуировочной характеристике.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит градуируемый 1м преобразователь 1, расположенное в чувствительной зоне на расстоянии от него твердое тело 2, приводимое в периодическое движение с помощью двигателя 3. Преобразователь 1 и твердое 39 тело 2 помещаются в сосуде с жидкой средой. К выходу преобразователя 1 подключается регистрирующий прибор 5, например шлейфный осциллограф.

Жидкая среда 4 движется со ско- д ростью V, что обеспечивает нормальный тепловой режим работы преобразователя 1 °

B основе работы преобразователей уЭП как контактного, так и трансфор- 3{) маторного типов лежит измерение ЭДС или тока наведенных в окружающей жидкой среде внешним источником электрического поля и зависящих от сопротивления растекания преобразователя.

Сопротивление растекания преобразователя может быть представлено как

R=p!®, где Х вЂ” УЭП окружающей жидкой среды (см/м);

А — кондуктивная постоянная пре- 40 образователя, определяемая

его его геометрическими размерами, (м ).

Основная часть энергии электрического поля, например 90%, сосредоточе- 4 на вблизи тела преобразователя, в так называемой чувствительной зоне, размеры чувствительной зоны зависят от конструкции преобразователя и определяют его чувствительность и пространст- венную разрешающую способность.

Введение в чувствительную зону неоднородности приводит к изменению сопротивления растекания Я+6Я7что эквивалентно соответствующему изменению

УЭП: л

ЬЗ =" R к+ля °

Рассмотрим предлагаемый способ градуировки на примере преобразователей трансформаторного типа. 40

Иэ теории работы преобразователей известно, что электрическое поле трансформаторного преобразователя описывается моделью двойного электрического слоя. В кваэистатическом слу- 65 чае структура поля определяется уравнением Лапласа для скалярного потенци- ала Ч ; а 4 =О, которое в цилиндрических координатах (2, Г ) с учетом осевой симметрии преобразователя записывается как: .1. радиальная Е„ и осевая E компоненты напряженностй поля Е связаны с потенциалом У соотношениями: ач

Е г дг

Е з- — °

Эе

Z Bz.

Граничные условия для двойного электрического слоя бесконечной малой толщины и диаметром а записываются как:

Ч

Ф пРи z =0 и п)7и О it

Ч= 0 nvu 2 0 и пми r >,,а ели 2 = 0 и па и О< гаа

Ч

Представим вносимую неоднородность в виде бесконечной плоскости, ограничивающей чувствительную зону преобразователя и расположенной на расстоянии h от него, причем ось преобразователя перпендикулярна плоскости.

На плоскости должны выполняться граничные условия для компонент напряженности, зависящие от электрических свойств плоскости.

Для двух предельных случаев решение уравнения Лапласа дает в случае металлической плоскости радиальная составляющая напряженности (z,r7/ „=a

Обозначая за а Р разность Ь 1=(-Ro, где Ф вЂ” невозмущенное сопротивление, то есть сопротивление растекания преобразователя при h,à (1„ - сопротивление растекания преобразователя при наличии плоскости получим, что:

Ak (,7 а (/а)

- в случае диэлектрической плоскости ток через плоскость отсутствует и следовательно:

Е; (2 г /2 h О

Изменение сопротивления дR Ro-R относительно невозмущенного сопротивления Ro выполняется по формуле: йР 23

R (У) /р)

Аналогичные формулы получаются и для контактного преобразователя при наличии вносимой неоднородности.

Способ градуировки преобразователей УЭП реализуется следующим обра785708эом. В чувствительной зоне преобразователя на различных расстояниях от него.6 устанавливается твердое тело, УЭП которого отличается от УЭП среды, и измеряются соответствующие значения растекания преобразователя. Вычисляя по известному значению кондуктивной постоянной А и статической характеристик преобразователя U >

f (1), где 0эЬ,„- выходная реакция преобразователя, определяют градуировочную характеристику ОЕь х Р(М,В ) такая градуировочная характеристика может быть получена для контактных и трансформаторных преобразователей с любыми размерами чувствительных элементов, а также для преобраэовате- 35 лей, построенных на иных принципах и, работающих с наведенным в окружающей среде электрическим полем.

Приведение твердого тела в периодическое движение с частотой ? с по- ;щ мощью привода, вызывает периодическое изменение расстояния от неоднородности до греобраэователя и, следовательно, периодическое изменение эквивалентного значения УЭП. Амплитуда изменений эквивалентных значений УЭП аМ определяется расстоянием В и соотношением между УЭП среды Ж и УЭП твердого тела Зй, а частота изменения

АМ зависит только от частотыЯ.Точность и воспроиэводимость установки расстояния и частоты 0, н Я определяют точность и воспроизводимость эквивалентных значений УЭП и могут быть достаточно высокими. Так как сигнал реакции преобразователя однозначно определяется УЭП среды, то меняя амплитуду и частотуь с по изменению сигнала реакции можно получить динамические градуировочные характе ристики преобразователя, т.е. зави- 4() симости ых ИФ/рсо Ф, ых= (%/д = Сб @й

Способ помимо определения градуировочных характеристик позволяет проводить оценку пространственной разрешающей способности преобразователей.

Действительно, меняя значение В от нуля в сторону увеличения, по изменению сигнала реакции преобразователя легко определить расстояние, при котором влияние твердого тела перестает сказываться (например, остается на уровне > 99% от невозмущенного значения). Это расстояние принимается за оценку пространственного разрешающей способности преобразователя.

Конструктивно предлагаемый способ легко реализуется ° Так, для определения возможности градуировки преобразователей УЭП по предлагаемому способу были проведены экспериментальные исследования. Определялось влияние неоднородности в воде в виде диска, сочлененного иэ металлического и диэлектрического полудисков на контактные преобразователи. Диск приводился во вращение с частотой от 0,1 до 15 Гц.

Эксперименты показали хорошее совпадение амплитуд эквивалентных пульсаций с расчетными соотношениями. Точность и воспроизводимость градуируемых точек целиком определялась точностью и воспроизводимостью устанбвки преобразователя относительно диска и равномерностью вращения диске и составляла 1,5-2%.

Простоте конструкций, реализующих способ, отсутствие сложной вспомогательной аппаратуры позволяет применять его для градуировки любых типов преобразователей УЭП с достаточной точностью и воспроиэводимостью в лабораторных, так и в натурных условиях.

Формула изобретения

Способ градуировки преобразователей пульсаций удельной электропроводимости, путем воздействия на преобразователь неоднородностью электрической проводимости, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, повышения точности, в чувствительную зону преобразователя периодически вводят твердое тело, удельная проводимость которого отличается от удельной электрической проводимости среды, а по амплитуде и частоте сигнала реакции преобразователя судят о его градуировочной характеристике °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды ХХ- научно-технической конференции МФТИ. г. Долгопрудный, 1974.

2. Инженерно-физический журнал

М 5, Хх,VI„ 1974, 785708

Составитель М.Кривенко

Техред М.Петко ° Корректор М,Вигула

Редактор Н.Ахмедова

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 8831/45 е.Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Прс ектная, 4