Измерительный преобразователь поперечных компонент пульсаций скорости потока Советский патент 1985 года по МПК G01P5/02 

2

4

О

bi

01

Фиг.1 1 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для одновременного измерения в одной точк-е среды поперечных компонент пульсаций скорости потока жид кости или газа. Известно устройство, содержащее Два канапа измерения скоростей с акустическими траекториями ij . Однако устройство характеризуется недостаточной чувствительностью заключающейся в трудности фазового разделения акустических сигналов при скорости потока менее 10 м/с Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измерительньй преобразователь поперечных компонент пульсаций скорости потока, содержащий корпус, двухкаяальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных электродов Г21 . Недостатком преобразователя явля ется невысокая точность измерения ввиду неидентичности каналов преобразования. Цель изобретения - повьшение точ ности измерений. Указанная цель достигается тем, что в измерительном преобразователе поперечных компонент п лыации скорости потока, содержащем корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных чувствительных элементов, последние выполнены из пьезокерамик в виде одинаковых по форме сферических сегментов с попарно противоположной поляризацией, образующих полусферу, обращенную вьшуклой частью к потоку, и соединенных элек трически параллельно,причем со стор ны потока на полусферу нанесено термозащитное покрытие в виде чередующихся слоев теплопроводника и теплоизолятора, На фиг.1 представлен преобразователь, общий вид; на фиг.2 электрическое соединение пары вертикальных и пары горизонтсшьных чувствительных элементов; на фиг.З узел I на фиг.2; на фиг.4 - конструкция собранной измерительной головки. Преобразователь включает корпус с измерительной головкой 2, на кот рой размещены чувствительные элементы 3 с нанесенным на них со сто 52 роны потока термозащитным покрытием 4.. Внутри корпуса размещена двухканальная электрическая, схема 5, имеющая высокое значение входных сопротивлений каналов, работающих в режиме масштабных усилителей. На электрически соединенные пары вертикальных чувствительных элементов 3 и пары горизонтальных чувствительных элементов 6 (фиг.2) со стороны потока нанесено термозащитное покрытие 4, состоящее из слоев теплопроводника 4с| и слоев теплоизолятора 4 & , Термозащитное покрытие представляет собой чередующиеся слои теплопроводника толщиной 10-15 мкм (например., напыленное серебро) и слои теплоизолятора толщиной 150-200 мкм (например, лак УР-231 с наполнителем и отвердителем). Конструкция собранной измерительной головки (фиг.4) содержит корпус головки 2 с электрическим разъемом 7, пару вертикальных чувствительных элементов 3 (горизонтальная пара не показана) и термозащитное покрытие 4. Преобразователь работает следующим образом. При наличии в потоке вертикальной W или горизонтальной Vпоперечных компонент пульсаций скорости происходит воздействие пульсаций давления на каждую пару чувствительных элементов (вертикальных 3 или горизонтальных 6). Причем, если один из элементов пары испытывает превышение давления над средним в потоке, другой элемент пары испытывает уменьщенное давление по сравнению со средним. В силу противоположной поляризации элементов пары и благодаря их электрическому соединению (параллельно) происходит сложение сигналов и результирующий сигнал Ug или U подается на вход соответствующего канала электрической схемы преобразователя. Воздействие продольной компоненты пульсаций скорости потока U на обе пары чувствительных элементов происходит одинаковым образом, что приводит к компенсации электрических сигналов на элементах. Аналогичная компенсация происходит при воздействии вертикальной компоненты W на горизонтальную пару 6 чувствительных элементов или при воздействии горизонтальной компоненты на вертикальную пару чувствительных элементов 3. Электрическая компенсация сигналов на элементах пары происходит также при измерении среднего давления в потоке и при воздействии акустических колебаний с длиной волны, превышающей поперечный размер измерительной головки.

Для повышения точности измерения в потоке с большим поперечным градиентом температурных пульсаций на внешнюю поверхность чувствительных элементовj обращенных к потоку, нанесено термозащитное покрытие 4, действие которого основано -на различии в теплопроводности покрытия,- что приводит к вьфавниванию температурных неоднородностей по поверхности чувствительных элементов, и, в силу .их одинакового воздействия на каждую диагональную па1440554

ру элементов с взаимно противоположной поляризацией, происхо Ьт элек. трическая компенсация сигналов от

этих температурных неоднородностей 5 потока.

Для эффективной заняты преобразователя от пульсаций температуры потока с частотой следования порядка 0,1 Гц и поперечным градиентом температзфы потока порядка 10 С/м достаточно трех слоев теплопроводника и теплоизолятора. В этом случае уровень сигнала от пульсаций температуры не превьшзает 15 уровень шумов. При меньших градиентах температуры или большей частоте следования этих пульсаций осреднение их по поверхности чувствительных элементов, а следовательно, их компенсация улучшится.

Таким образом, предлагаемая конструкция преобразователя позволит повысить точность измерения.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОПЕРЕЧНЫХ КОМПОНЕНТ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащий корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных чувствительных элементов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений, чувствительные элементы преобразователя вьшолнены из пьезокерамики в виде одинаковых по форме сферических сегментов с попарно противоположной поляризацией, образуюпщх полусферу, обращенную выпуклой частью к потоку, и соединенных электрически параллельно, причем со стороны потока на полусферу нанесено термозащитное покрытие в виде чередующихся слоев теплопроводника и теплоизолятора.

V

d

1У