Гидроэлектрический датчик

Гидроэлектрический датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»1899180 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 200580 (21) 2927092/22-02 с присоединением заявки М(23)приоритет(51)М. Кл.

В 21 В 37/00

6 01 Р 13/00

Гоеудэретмииый комитет по делан изаоретеиий н открытий

Опубликовано 230 182- Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 230 132 (53) УДК 621.77. .23.022.5Б

-(088.8) (72) Авторы изобретения

И.И. Онищенко и В.В. Полоник

Запорожский индустриальный институт (71) Заявитель

1.

l (54) ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля размеров движущихся изделий, например проката в процессах непрерывной прокатки.

Наиболее близким к изобретению . по технической сущности и достигаемому результату является гидроэлек-. трический датчик, содержащий трубу, подводящую электропроводную жидкость, насадку, являющуюся электродом, формирующим свободную струю из электропроводящей жидкости, и электрод, выполненный в виде оголенного конца проводника с водостойкой изоляцией, расположенной коаксиально в свободной струе электропроводящей жидкости.

Датчик такой конструкции обладает высокой эксплуатационной надежносго тью в тяжелых металлургических условиях (": ) .

Однако в известном датчике точность и стабильность преобразования

Ф линейного размера в электрическии сигнал недостаточна. При подключении струи датчика к генератору электрической энергии переменного тока на границах контакта струи с металлическим электродом - насадкой и металлом контролируемого изделия возникают скачки электрического напряжения. Предельные значения скачков потенциала на границах контакта

+ 0...3. Скачок напряжения образуется на двойном электрическом слое, который может быть уподоблен электрическому конденсатору, одной обкладкой которого является электрод, а другой - слой прилегающих к Электроду ионов. Эти напряжения суммируют.ся напряжениями электрических сигналов информации образующихся на участках струи Е1 и Eg . Ввиду большой разницы длин участков струи Е< и а также различия геометрической формы и площади контактных зон струи (у насадки - полость, у измеряемого

99180

{о

3 8 изделия — плоскость) образующиеся скачки напряжения оказывают различное воздействие на участки струи 2

{ и F, представляющие электрические сопротивления плеч измерительного моста. Кроме того, величина скачка напряжения в приэлектродной зоне зависит от .концентрации раствора, температуры, наличия специфической адсорбции, а также от силы постоянного тока, проходящего через грани-. цу раздела электрод-раствор. Все эти влияющие факторы трудно контролировать и стабилизировать в реальных условиях эксплуатации гидроэлектрического датчика.

Цель изобретения - повышение точности и стабильности преобразующей характеристики гидроэлектрического. датчика.

Эта цель достигается тем,что датчи снабжен подводящим патрубком, трубкой из изоляционного материала, штуцером, электродом-насадкой, опорным патрубком, электродом в виде оголенного конца проводника с водостойкой изоляцией, расположенного коаксиально в сободной струе электро проводчой жидкости, источником питания, двумя усилителями, а также дополнительным проводником, установленным совместно с первым по оси струи и образующим своей оголенной частью второй дополнительный электро охватывающий проводник по кольцевой образующей, причем первый проводник выступает из насадки больше, чем второй дополнительный проводник.

На фиг. 1 изображен гидроэлектрический датчик; на фиг. 2 - эквивалентная электрическая схема датчика; на фиг. 3 и 4 — векторная диаграмма напряжений.

Датчик состоит из подводящего патрубка 1, соединенного с трубкой

2 из изоляционного материала, которая соединена со штуцером 3 насадки-электрода 4, закрепленной на опорном изоляторе 5. Через уплотнительное устройство 6 в насадку введены два параллельных проводника 7 и 8, покрытых водостойкой изоляцией.

Оба проводника находятся у оси струи и выступают из насадки, один - на расстоянии 7{, а другой - на F< +E . от ее торца. Концы тонких проводников очищены от изоляции и образуют размещенные коаксиально в струе 9 электроды 10 и 11, причем электрод

10 своей оголенной частью .-хватыва-ет по кольцевой образующей проходящей совместно с ним изолированный проводник. Источник питания 12 подсоединен одним полюсом к заземленному патрубку 1 к рольгангу 13, а другим — к электроду-насадке 4. Проводники 7 и 8 подсоединены ко входам усилителей 14 и 15 с большим входным сопротивлением. Общий провод усилителей подключен к электродунасадке 4 через резисторы R -и R У являющиеся нагрузочными элементами эииттерных повторителей. Датчик располагают над транспортируемой полосой 16.

При замыкании струи 9 на поверхность контролируемого проката 16, перемещаемого по рольгангу 13, струя оказывается подключенной к источнику питания 12. В осевом направлении струи устанавливается некоторый градиент напряжения, который зависит ар и длины cTp+H L 1{ + 1 + 1 3 напряжения источника питания 12 и нестабильности скачков электрического напряжения на границе контакта струи с металлическим электродом-насадкой

4 и поверхностью контролируемого изделия 16. При соотношении длины струи к ее диаметру, равному десяти, которое обычно применяется в гидроэлектрических датчиках, можно пре35 небречь влиянием проводников 7 и 8 миниатюрных электродов. 10 и 11, помещенных в струе. Эквивалентную электрическую схему датчика можно представить как последовательное

4О соединение конденсаторов, образованных емкостью двойного эгектрического слоя и омического сопротивления раствора, сформированного в струю. На фиг.2 представлена эквивалентная

45 электрическая схема с использованием источника переменного тока, где

С„ - эквивалентная емкость, образованная на границе контакта струи с насадкой; С„, - эквивалентная емкость, 5О образованная на границе контакта струи с измеряемой полосои; U падение напряжения на емкостном сопротивлении струи в зоне контакте с .насадкой; U - падение напряжения

55 на емкостном сопротивлении в зоне контакта с полосой; UgÄ - общее падение напряжения на участке струи, опред=ляемом положением электрода 10

899180 относитепьно торца электрода-насадки 4; Ug +Up - общее падение нап1 Д ряжения на участке струи, определяемом положением электрода 11 относи.тельно торца электрода-насадки 4;

Ug — падение напряжения на участке струи между электродами 10 и 11;

Up — общее падение напряжения на участке струи между электродом 11 и заземленным полюсом источника пита- (0 ния 12; U г - напряжение источника питания переменного тока.

На фиг. 3 представлена векторная диаграмма напряжений на участках струи гидроэлектрического датчика, соответствующая конкретным парамет-— рам свойств электропроводной жидкости в случае, когда эквивалентная емкость С!! на границе контакта струи с насадкой в два раза меньше, лем 20 на границе контакта струи с измеряемой полосой С

Если под влиянием произвольного, неконтролируемого фактора в системе электрод-струя произойдет, например, 2s увеличение падения напряжения на эквивалентных емкостях !.1сн и 0 как представлено вектороной диаграммой на фиг. 4, то в соответствии с этим изменением происходит сущест- 30 венное увеличение падения напряжения на участках струи „ и 1„ + . заданных длиной двух выступающих из насадки проводников. В то же время на участке струи длиной 93 35 падение напряжения практически .охраняется неизменным.

Для обеспечения практически одинакового влияния неконтролируемых изменений напряжения на эталонный участок и преобразующую струю в конструкцию датчика введен дополнительно миниатюрный кольцевой электрод 10, охватывающий изолированный проводник первого дополнительного миниатюрного электрода и разделяющий струю совместно с ним на три участка 1„, 2 и F . Электрический сигнал, соответствующий первому участку струи длиной 2, снимается электродом 10 и проводликом 8 подключается на вход согласующего.усилителя 15, выполненного по схеме составного эмиттерного повторителя, обладающего большим входным сопротивлением. На нагрузочном резисторе

R этого усилителя выделяется нап1 ряжение U(I„ .

Электрический сигнал, соответствующий суммарной длине участка струи E< + ?, снимается с электрода

11 и проводником 7 подключается на вход согласующего усилителя 14, идентичного по параметрам с усилителем 15. На нагрузочном резисторе

К выделяется напряжение Ue +

Нагрузочн:!с резисторы R v R . .усил лителей 14 и 15 включены по дифференциальной схеме, что позволяет получить разность двух сигналов, поступающих с миниатюрных элекгродов.

Эта разность соответствует напряжению 01, образующемуся на втором г участке струи длиной 1 и используемой в качестве эталонного плеча! (2) +,, + (4) ue,-ue!

,1) Up„1 0 (3) и и

Из сопоставления фиг. 3 и фиг. 4 можно записать

Следовательно, использование только одного электрода, установленного в струю, приводит к неоднозначному воздействию влияющего фактора на эталонный, примыкающий к торцу насадки участок струи. Практически фактор:!еконтролируемого напряжения

U и !, . вносит существенные колебасп он ния только на эталонном участке труи, =. на преобразующем участке струи его влияние почти не отражается. Это приводит к снижению точности и стабильности прeîáðàaîâàíèÿ. измерительного моста.

Таким образом, при установке двух дополнительных электродов, размещенных в струе, функцию эталонного плеча моста выполняет участок струи который пространственно удален от торца насадки, а преобразу!:щего плеча моста - участок струи ., причем оба они подвержены ослаблейному влиянию неконтролируемых факторов в системе электрод-раствор. Такое техническое решение, наряду с высокой эксплуатационной надежностью в тяжелых металлургических условиях, позволяет повысить точность и стабильность преобразующей характеристики гидроэлектрического датчика. формула изобретения

Гидроэлектрический датчик, включающий подводящий патрубок, трубку

7 89918 из изоляционного материала, штуцер, электрод-насадку, опорный изолятор, электрод в виде оголенного конца проводника с водостойкой изоляцией, расположенного коаксиально B свободной струе электройроводной жидкости, источник питания, два усилителя и два резистора, причем подводящий патрубок соединен со штуцером электрода-насадки, источник питания подсое- 1р динен одним полюсом к заземленному патрубку и рольгангу, а другим — к электроду-насадке, проводник соединен со входом усилителя, выход которого через резистор соединен с электродом-насадкой, о т л и ч а ю щ и йс я . тем, что, с целью повышения

0 8 точности и стабильности преобразующей характеристики, он снабжен дополнительным проводником, установленным совместно с первым по оси струи и образующим своей оголенной частью дополнительный электрод, охватывающий первый проводник по кольцевой образующей, причем первый проводник выступает из насадки больше, чем дополнительный проводник, а дополнительный проводник через вторые усилитель и резистор соединен с электродом — насадкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

tf 622525, кл. В 21 В 37/00, 1977.

Фиг. 1

899180

Фиг. Г

Составитель А. Абросимов

Редактор Н. Лазаренко Техред А.Бабинец

Корректор Ю..Макаренко

Подписное

Заказ 12009/11 Тираж 841

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открцтий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная;