Гидроэлектрический датчик

Гидроэлектрический датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскии

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()908446 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16. 06. 80 (2l ) 2940966/22-02 с присоединением заявки № (23) П риорнтет

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28 . 02 . 82 (51)M. Кл.

В 21 В 37/00

9кударстееиный комитет

CCCP ао долек изооретеиий и открытий (53) УДК621 ° 77. .23.002.56 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.И. Онищенко и B.В. Полоник

Запорожский индустриальный институт ( ( (71) Заявитель (54) ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для контроля линейных размеров движущихся изделий, например проката,непосредственно в процессе его производства.

Известны устройства для измерения поперечных размеров движущихся объектов, принцип действия которых заключается в том, что на поверхность контролируемого изделия подают струю сжатого газа или жидкости и по их,расходу судят о поперечном размере (Ц -.

Однако диапазон измерения такими датчиками не превышает нескольких миллиметров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, в котором к поверхности контролируемого объекта подводится струя, сформированная из электро(1ооводной жидкости и являющаяся одним из плеч измерительного моста. Датчик содержит подводящую трубу с насадкой, изоляционные патрубки, трубчатые электроды, источник питания. Этот

5 датчик имеет широкий диапазон измерений от нескольких миллиметров до нескольких десятков сантиметров (21.

Недостатком этого гидроэлектри"

lO ческого датчика является значительная погрешность измерений, вызванная нестабильностью удельного сопротивления жидкости от случайных колебаний концентрации и химическо15 го состава растворенных примесей, температуры, наличия адсорбции на поверхности электродов и др.Несмотря на применение мостового метода измерения, при котором сопоставляются омические сопротивления плеч моста, образованных одной и той же проточной жидкостью, стабильность и точность градуировочной ха908446

5 l0

15 го г5

50

55 рактеристики измерителя остаются недостаточно высокими.

Одной из причин, ухудшающих стабильность градуировочной характеристики датчика, является наличие большого числа электрических разъединений струи на участки с помощью длинных патрубков, используемых в качестве цилиндрических электродов.

Участки струи датчика с электродами представляют собой электрохимические ячейки, в которых на границе электрод-раствор образуется двойно электрический слой, который может быть уподоблен электрическому конденсатору. Значение емкости, а следовательно, и омическое сопротивление переменному току зависит от потенциала электрода и строения двойного электрического слоя, концентрации раствора и химического состава примесей, от силы постоянного тока, проходящего через границу раздела электрод-раствор.

В известном датчике можно выделить восемь переходных зон электродструя, причем форма и площадь контактных зон струи с электродом во всех плечах моста идентичны.

Особенно отличается от остальных участок свободной струи, которая одной стороной контактирует с плоской поверхностью контролируемого проката, а другой - с внутренней цилиндрической либо конической поверхностью насадки, формирующей струю. Кроме того, различие в диаметрах отверстий насадки, штуцеров и подводящего патрубка приводит к различию контактных площадей, а следовательно, и к различному значению дифференциальной емкости, которая составляет примерно 18 мкф/см у отрицательно заряженного электрода и 36 мкф/см у положительно заряженного электрода.

Нестабильность емкостной составляющей омического сопротивления и различие их по величине приводит к тому, что в диагонали измерительного неравновесного моста связь между длиной свободной струи, определяемой линейными размерами проката, и электрическими сигналами разбаланса становится неоднозначной, Цель изобретения повышение точности измерения.

Указанная цепь nor тигается тем, что гидроэлек ри iver и

1 форме и размерам контактирующей со струей площади, из них одна пара (плоские электроды) установлена перпендикулярно оси струи, а другая пара (миниатюрные цилиндрические электроды) охватывает струю по образующей окружности, один полюс источника питания через резисторы и усилители соединен с цилиндрическими электродами, с первым плоским электродом непосредственно, а второй голюс источника питания заземлен.

На чертеже приведен гидроэлектрический датчик.

Датчик содержит патрубок 1, соединенный с фланцем 2, электрод 3 из металлической сетки, диэлектрический патрубок 4, миниатюрный по высоте цилиндрический электрод 5, диэлектрический патрубок 6, миниатюрный цилиндрический электрод 7, диэлектрическую насадку 8, струю 9, контролируемый прокат 10, рольганг

11, усилители 12 и 13, нагрузочные резисторы 14 и 15,источник 16 электрического питания.

Устройство работает следующим об.разом.

Электропроводная жидкость из питающей магистрали по патрубку 1 поступает с некоторым избыточным давлением к датчику. Через отверстие во фланце 2 вода достигае1 поверхности электрода 3, выполненного из металлической сетки, проходит сквозь сетку, последовательно заполняя полость диэлектрических патрубков 4 и 6, и с помощью диэлектрической насадки 8 формируется в компактную струю 9, которая направляется на поверхность измеряемого проката 10, транспортируемого по рольгангу 11, Струя гидроэлектрического датчика подключается к источнику 16 электрического питания парой плоских электродов, установленных перпендикулярно траектории полета струи.

Струя заключена между плоской поверхностью электрода-сетки 3 и плоской поверхностью заземленного контролируемого проката !О.

908446

Образующиеся площади контактных зон электродов со струей практически одинаковы и соответствуют поперечному сечению струи. форма электрического поля, создаваемого в 5 приконтактной зоне струи с плоскостью электродов, идентична. Это приводит к созданию одинаковых дифференциальных емкостей, образующихся на контактных поверхностях струи с электродами. В связи с этим отсутствует постоянная составляющая электрического тока через струю,которая связана с перераспределением (перезарядкой) накопленной энергии.

Устранение постоянного тока через границу раздела электрод-струя благоприятно сказываются на стабилиза.ции во времени емкости двойного электрического слоя, ослабляя ее влияние на омическое сопротивление переменному току.

Сигнал о контролируемом размере снимается и с миниатюрных по высоте цилиндрических электродов 5 и 7, охватывающих струю по образующей окружности. Эти электроды выполнены из фольги с отверстием, равным диаметру струи гидроэлектрического датчика. Они установлены на расстоянии а друг от друга и подключены в измерительную схему через электронные согласующие усилители

12 и 13 с большим входным сопротивлением. С нагрузочных резисторов 35

14 и 15 электронных усилителей снимается сигнал информации U<, который пропорционален падению напряжения на участке струи длиной с заключенной в диэлектрическом патруб- 40 ке 6, и зависит от длины струи 9, меняющейся в соответствии с размером контролируемого проката 10.

Использование миниатюрных по высоте цилиндрических электродов 5 и 7, 45 охватывающих струю по образующей окружности, позволяет уменьшить число переходных зон в цепи питания электрод-струя с восьми до двух.

Вследствие малой толщины электродов, sp изготовленных из фольги, их влиянием на перераспределение продольного градиента в струе можно пренебречь, а ответвление токов на вход высокоомных усилителей практически не оказывает влияния на искажения электрического поля с руи в целом и отдельных ее зон.

Таким образом, оптимизация формы и площади контактируемых со струей электродов, охватывающих струю по окружности с толщиной линии, равной толщине фольги, позволяет уменьшить влияние электрохимических процессов, следовательно, повысить. стабильность и точность измерения гидроэлектрическим датчиком.

Формула изобретения

Гидроэлектрический датчик, содержащий патрубок, подводящий электропроводную жидкость, насадку,направляющую струю жидкости на металл, электроды, диэлектрические патрубки, источник питания, два усилителя и два резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, электроды датчика выполнены парно идентичными по форме и размерам контактирующей со струей площади, причем одна пара (плоские электроды) установлена перпендикулярно оси струи, а другая пара (цилиндрические электроды) охватывает струю по образующей окружности, один полюс источника питания через резисторы и усилители соединен с цилиндрическими электродами, с первым .плоским электродом непосредственно, а второй полюс источника питания заземлен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д.Н. и др. Датчики контроля и регулирования. "Металлургия", 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

И 395137, кл. В 21 В 37/00, 1970.

908446

Составитель А. Абросимов

Техред Э. Вереш Корректор Л. Fîêojàí

Редактор Н. Безродная

Заказ 69?/10

Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фнпь ал 11ПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4