УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ РАСХОДОВ Российский патент 2000 года по МПК G01F1/64 G01F1/56 

Предлагаемое изобретение относится к измерителям расхода текучих сред и может быть использовано для измерения мгновенных значений быстро меняющихся и пульсирующих расходов диэлектрической жидкости.

Известен ультразвуковой расходомер, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, двухканальный акустический преобразователь, выходы которого через усилители соединены с входами фазоизмерительного блока (а.с. СССР N 454424). В нем мгновенное значение расхода измеряется по разности фаз сигналов, излучаемых пьезоэлементами по направлению потока среды и против него. Недостатком такого расходомера являются: во - первых, малое быстродействие; во - вторых, невысокая точность; в - третьих, необходимость запоминания сигналов для выполнения операции вычитания частот следования ультразвуковых импульсов по потоку контролируемой жидкости и против него.

Прототипом предлагаемого изобретения является поляризационный расходомер, содержащий диэлектрический корпус, электроды, источник питания и измерительный прибор, включенный между одним из электродов и общей шиной (а.с. N 1553830).

Этот датчик расхода обладает малой инерционностью по сравнению с аналогом (а.с. СССР N 454424), поскольку процесс поляризации жидкости, на котором основан принцип действия поляризационного расходомера, происходит за время порядка 10^-15 с.

Недостатком такого расходомера является плоскопараллельная форма электродов, обуславливающая практически равномерное электростатическое поле, а так как наведенный потенциал на измерительном электроде, а следовательно, и ток поляризации обусловлен в основном градиентом напряженности электростатического поля, то использование плоскопараллельных электродов так же приводит к снижению чувствительности датчика.

Цель предлагаемого технического решения - увеличение чувствительности датчика расхода.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения расхода, содержащее диэлектрический корпус, электроды, источник питания и измерительный прибор, включенный между одним из электродов и общей шиной, отличается тем, что с целью увеличения чувствительности один из электродов выполнен в форме "седла".

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение отличается тем, что:
в нем проточная часть образована внутренними боковыми стенками диэлектрического корпуса прямоугольной формы и двумя электродами, один из которых имеет форму "седла", что соответствует критерию "новизна".

Выделенный признак с его функцией не выявлен в других технических решениях, что соответствует критерию "существенное отличие".

Положительным эффектом при осуществлении заявляемого технического решения будет увеличение чувствительности датчика расхода.

Чертеж устройства приведен на фиг. 1.

Схема для подключения устройства для измерения расхода приведена на фиг. 2.

На рабочий электрод 2 подается высокое напряжение (10 кВ) от источника U_y. Измерительный прибор 1, которым является электронный осциллограф с запоминанием типа C 8-13, подключенный к измерительному электроду 3, заземляется.

Работа устройства для измерения расхода осуществляется следующим образом (фиг. 1): рабочий поток жидкости подается в устройство по входному патрубку 3. Далее поток попадает в проточную часть 5 устройства.

Проточная часть 5 образована поверхностями рабочего и измерительного электродов 6 и внутренними стенками корпуса 1 и крышки 2. От источника управляющего напряжения U_y подают напряжение порядка 10 кВ на рабочий электрод. Под действием внешнего электрического поля жидкость поляризуется, молекулы диэлектрика будут ориентироваться вдоль силовых линий поля, создавая при этом внутреннее поле, которое направлено противоположно внешнему полю и ослабляет его. При поляризации диэлектрика его результирующий электрический момент становится отличным от нуля.

Как показали многочисленные эксперименты, наведенный потенциал на измерительном электроде обусловлен градиентом напряженности электростатического поля и градиентом скорости движения жидкости в проточной части, при этом наибольший градиент электростатического поля наблюдается в местах наибольшего искривления силовых линий электростатического поля. Наведенный потенциал на измерительном электроде за счет тока поляризации обусловлен электрическим полем внутри всей области рабочего электрода за счет "седлообразной" формы одного из электродов.

При изменении расхода (например, при увеличении расхода жидкости) наведенный потенциал на измерительном электроде уменьшается, так как при этом будет увеличиваться плотность связанных зарядов, которая меняется пропорционально расходу жидкости. При этом будет увеличиваться внутреннее поле поляризованного диэлектрика и наведенный потенциал на измерительном электроде будет уменьшаться.

Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения перед аналогичными состоят в следующем: увеличение чувствительности, что связано с тем, что один из электродов выполнен в форме "седла", а другой - плоским.

Изобретение может быть использовано для измерения быстро изменяющихся и пульсирующих расходов диэлектрической жидкости. Расходомер содержит диэлектрический корпус прямоугольной формы, рабочий электрод, на который подается высокое напряжение от источники питания, и измерительный прибор, включенный между измерительным электродом и общей шиной. Один из электродов имеет седлообразную форму. При изменении расхода изменяется потенциал, наведенный на измерительном электроде за счет тока поляризации. Изобретение обеспечивает увеличение чувствительности. 2 ил.

Устройство для измерения расхода, содержащее диэлектрический корпус, электроды, источник питания и измерительный прибор, включенный между одним из электродов и общей шиной, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности, один из электродов выполнен в форме седла.