Устройство для измерения концентрации и скорости движения дискретной фазы Советский патент 1984 года по МПК G01P5/08 G01N27/02 

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов и может использоваться для измерения концентрации и скорости движения дискретной фазы в системах типа жидкость - жидкость и жидкость газ... Известны оптические датчики, состоящие из системы световодов и чув ствительного элемента, изготовленно ГС из прозрачного материала. Локаль ная концентрация определяется по из мерению светового потока в момент прохождения дискретной фазы, а скорость - по времени изменения светоЕоГо потока в момент пересечения чувствительной зоны l. Однако оптические датчики, основанные на принципе изменения коэффи .циента преломления на границе разде ла, имеют большую погрешность при изменении концентрации, так как регистрируют отраженный луч от проходящих вблизи включений дискретной фазы. Наиболее близким к изобретению является устройство г-f probe, для измерения концентрации и скорос ти движения дискретной фазы, содержащее параллельно расположенньзе в экранах два электрода, один из кото рых подключен к высокочастотному.ге нератору, а другой - к измерительно схеме.. . Локальная концентрация определяе ся по изменению диэлектрической проНицаемос и во время пребывания дисКретной фазы в зоне меяоду электродами, а скорость - по времени пересече ния этой зоны L2J. Однако устройство r-f probe имеет низкую точность как при измерении локальной концентрации, так и при измерении скорости движения дискретной фазы. Цель изобретения повышение точности измерения концентрации и ско рости движения дискретной фазы, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации и скорости движения дис скретной фазы двухфазного потока, со держащем параллельно расположенные два электрода, два экрана, высокочастотный генератор, измерительную схему , причем один электрод соединен с высокочастотным генератором, а другой - с измерительной схемой, электроды заключены в экраны полностью, при этом в стенках экранов, в зоне между электродами, выполнены соосно расположенные отверстия, а экраны соединены с генератором и измерительной схемой. На фиг, 1 представлена конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема включения устройства. Устройство состоит из электродов 1 и 2, закрытых экранами 3 и 4. ; Электрическое замыкание между элек- , тродами 1 и 2 и экранами 3 и 4 предотвращает слой диэлектрика 5. Для обеспечения жесткости конструкции экраны вмонтированы в трубку 6 большего диаметра и залиты герметиком 7. Высокочастотный генератор 8 подключен к электроду 1 и экранам 3 и 4. Измерительный дифференциальный усилитель 9 - к электроду 2 и, экранам 3 и 4о В зависимости от конкретных задач число соосно расположенных отверстий может быть увеличено. В частности две пары отверстий позволяют получать информацию об ориентации устройства относительно потока. Расстояние отверстий от крайних точек экранов 3 и 4 может быть изменена вплоть до размещения электродов 1 и 2 внутри клиньев, образованных экранами 3 и 4. Устройство работает следующим образом. В однородном потоке высокочастотный ток от электрода 1 замыкается на экраны 3 и 4 и приемный электрод 2. Рассмотрим отношение тока в цепи электрода 2 к току в цепи экранов 3 и 4, Пусть к остриям экранов 3 и 4 приближается дискретная фаза, имекядая диэлектрическую проницаемость меньшую, например, чем основного потока, тогда ток в цепи экранов 3 и 4 уменьшается, а ток в цепи электрода 2 увеличивается в силу постоянства тока генератора. Чем быстрее увеличивается ток в цепи электрода 2 и уменьшается в цепи экранов 3 и 4, тем быстрее приближается дискретная фаза, т.е. нет необходимости в контакте дискретной фазы с экранами 3 и 4 - скорость измеряется на расстоянии от устройства. Относительное увеличение тока в цепи электрода 2 происходит, когда дискретная фаза приближается к соосно расположенным отверстиям, в некоторый момент изменение тока в цепи электрода 2 сравнивается с изменением тока в цепи экранов 3 и 4. Экспериментально было определено, что диаметр этой зоны сравним с диаметром отверстий. В описании зона, в которой ток в электроде 2 начинает уменьшаться, названа зоной чувствительности. Если дискретная фаза пересекает зону чувствительности, то ток в цепи электрода 2 резко уменьшается. Таким образом, более низкому значению тока в цепи электрода 2 соответствует момент прохождения дискретной фазы через зону чувствительности. Чем она меньше, тем точнее определяется концентрация дискретной фазы. Диаметр

зоны Чувствительности задается диаметром отверстий или удалением электродов 1 и 2 вглубь экранов 3 и 4, т.е. геометрией устройства.

Если дискретная фаза проходит вблизи зоны чувствительности, но не пересекает ее, то ток в цепи электрода 2 только увеличивается, т.е. при формировании сигнала для определения локальной концентрации исключается погрешность, характерная для известного устройства.

Уменьшение (для данного случай) выходного напряжения происходит только в момент пересечения дискретной фазой узкой зоны чувствительности, что позволяет точно регистрировать границы дискретной фазы и формировать сигнсш для определения концентрации независимо от формы включений.

Использование изобретения позволяет повысить точность измерений параметров двухфазного потока в лабораторных и проздтшенных установках.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ДИСКРЕТНОЙ ФАЗЫ двухфазного потока, содержащее параллельно расположенные два электрода, два экрана, высокочастотный генератор, измерительную схему, причем один электрод соединен с высокочастотным генератором, а другой - с измерительной схемой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, электроды заключены в экраны полностью, при этом в стенках экранов, в зоне между электродами, выполнены соосно расположенные отверстия, а экраны соединены с генератором и измерительной схемой. §