Глубоководный кондуктометрический датчик Советский патент 1985 года по МПК G01N27/02 

1 Изобретение относится к области физико-химических исследований и может б.ыть использовано для измере ния электрической проводимости жид кости в потоках, в океанологии, пр исследовании вертикального распределения электрической проводимости стратифицированной морской среды. Известны четырехэлектродные кон тактные датчики удельной электрической проводимости (УЭП), имеющие два ток.овых и два потенциальных открытых электрода, находящиеся на рабочей поверхности датчика в непосредственном контакте со средой, электрическая проводимости которой измеряется О J. Недостатком контактных датчиков с открытыми электродами является большая величина погрешности измерения УЭП (порядка 5-10%), возникающая вследствие измерений парамет ров двойного электрического слоя на границе раздела электрод-электро лит . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является кондуктометрический датчик, содержа щий диэлектрический корпус обтекаемой формы с потенциальными электродами и установленными на поверхности клиновидной части корпуса токовы ми электродами 2 }. Недостатком этого датчика является ограниченная точность измерения УЭП, вследствие нестабильности поверхностных условий на границе раздела потенциальный электрод жидкость, особенно при измерениях в условиях изменяющихся скоростей потока. Цель изобретения - повышение точ ности измерения удельной электрической проводимости жидкости четьфехэлектродным датчиком в потоке. Поставленная цель достигается тем, что в глубоководном кондуктометрическом датчике, содержащем диэлектрический корпус обтекаемой формы с потенциальными электродами и установленными на поверхности кли новидной части корпуса токовыми электродами, в корпусе датчика, симметрично относительно плоскости проходящей через ось симметрии датчика и токовые электроды, выполнены две полости, сообщающиеся через ка0пиллярные каналы с поверхностью датчика, а потенциальные электроды расположены в капиллярных каналах на расстоянии не менее пяти диаметров капилляра от поверхности датчика. На фиг.1 показан датчик, общий вид- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Датчик для измерения удельной электрической проводимости выполнен в виде клина 1 из диэлектрического материала, кольцевые потенциальные электроды 2 и 3 расположены внутри капиллярных каналов 4 и 5 на расстоянии Е , капиллярные каналы сообщаются с полостями 6 и 7 и внешней средой. Токовые электроды 8 и 9 размещены на противоположных сторонах торцовой поверхности датчика. Датчик работает следующим образом. При погружении устройства в жидкость (при сухих замкнутых полостях 6 и 7) происходит частичное заполнение капиллярных каналов 4 и 5 до тех пор, пока давление воздуха в замкнутых полостях 6 и,7 не уравновесит внешнее гидростатическое давление. По мере повышения давления на входе капиллярного канала, например при вертикальном зондировании или увеличении скорости набегающего потока, жидкость протекает через каналы в замкнутые полости 6 и 7 пока не произойдет выравнивание давлений. Быбранное соотношение объемов капиллярного канала V, и замкнутой полости V (п ) обеспечивает полное заполнение жидкостью капиллярного канала и части объема замкнутой полости сразу после погружения. При включении датчика в измерительную цепь и пропускании электрического тока (постоянного по величине) через токовые электроды, на потенциальных электродах 2 и 3 возникает разность потенциалов, которая пропорциональна УЭП среды. Стабильность поверхностных условий на измерительных электродах в предпагаемом датчике достигается за счет оптимального выбора гидродинамической обстановки вблизи электродов. Если электроды размещены в капиллярах, скорость потока, обтекающего датчик, практически не будет оказывать влияния на результат измерения, поскольку независимо от величины скорости внешнего потока, скорость потока в зоне потенциальных электродов « О. При таком расположении потенциальных электродов параметры двойного слоя стабилизируются и погрешность измерения, обусловленная наличием пербменных потенциалов (вследствие наличия двойного слоя), может быть при градуировке. Для того, чтобы пульсации скорости и электропроводности зе, нв влияли на параметры двойного слоя, их степень сглаживания , 200. При выбранных размерах датчика характерный масштаб потока равен 30 мм, диаметр капилляра d j 1,5 мм Jltl

Р /u 2 / г

-га i-

г

-U

..,., ,-.,,.,

При заглублении потенциальных электродов более 5,5 d степень сглаживания пульсаций возрастает еще больше.

Результаты испытаний известного и предложенного «датчиков на гидродинамическом стенде для различных скоростей потока приведены в таблице. При этом проводимость жидкости .составляет 4,5 .

ГЛУБОКОВОДНЫЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, содержащий диэлектрический корпус обтекаемой формы с потенциальными электродами и установленными на поверхности клиновидной части корпуса токовыми электродами, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений в потоке, в корпусе датчика, симметрично относительно плоскости, проходящей через ось симметрии датчика и токовые электроды, вьотолнены две полости, сообщакяциеся через капшшярные каналы с поверхностью датчика, а потенциальные электроды (Л ложены в капиллярных каналах на расстоянии не менее пяти диаметров капилляра от поверхности датчика. Ч О) Л 7

По результатам измерения можно судить о росте точности измерений с увеличением скорости п640 тока. /6

Фиг.2 /7