Устройство для измерения скорости потока электропроводной жидкости Советский патент 1987 года по МПК G01P5/08 

Изобретение относится к измерителной технике, а именно к электромагнитным устройствам для измерения скорости потока электропроводной жидкости и может быть применено для измерений модуля и направления вектора скорости потока электропроводной жидкости в широких диапазонах изменений амплитуды и частоты при проведении океанологических исследований.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений направления вектора скорости потока электропроводной жидкости и повьшение чувствительности. .

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения скорости потока электропроводной жидкости и схема подключения измерительных электродов к вычитающим усилителям; на фиг.2 - первичный измерительный преобразователь с одним удаленным полюсным наконечником; на фиг. 3,4, 5 - векторы напряженности магнитного поля и составляющие векторов скорости потока в зазорах магнитной системы (в точках расположения измеритель ных электродов) на трех проекциях первичного измерительного преобразователя в системе ортогональных координат; на фиг.6 - один из возможных вариантов крепления первичного измерительного преобразователя в каркасе; на фиг.7 - электрическая схема подключения двухсекционных катушек возбуждения магнитной системы перви т ,ного измерительного преобразователя к блоку питания.

Устройство для измерения скорости потока содержит (фиг.1) первичньй измерительный преобразователь с измерительными электродами , двенадцать вычитающих усилителей 13-24, шесть блоков 25-30 сложения и три блока 31-33 вычитания.

Первичный измерительный преобразователь имеет магнитную систему (фиг.2), вьтолненную из четырех ма- гнитопроводов 34, которые перекрещиваются в своей средней части, с четырьмя двухсекционными катушками 35 и восемью полюсными наконечниками 36 Каждый полюсньй наконечник 36 изготовлен из магнитного материала в виде равносторонних сферических треугольников , при сопряжении которых образуется сфера.

Двухсекционные катушки 35 подключены к блоку питания (фиг.7) так.

что полярности полюсных наконечников 36 чередуются, т.е. полюсньй наконечник одной полярности окружен пoJrocны- ми наконечниками противоположной полярности.

Между полюсными наконечниками 36 имеются концевые зазоры, лежащие в трех взаимно ортогональных плоскостях. На осевых линиях зазоров расположены двенадцать измерительных электродов (фиг.2). Измерительные электроды I-I2 установлены напротив середин сторон полюсных наконечников 36, Зазоры заполнены диэлектриком, а полюсные наконечники защищены снаружи сферическим кожухом 37 (фиг.2) из диэлектрического материала.

Каждые четыре вычитающих усилителя, два блока сложения и блок вычитания служат для измерения одной из трех составляющих вектора скорости потока по осям, приходящим через точки пересечения кольцевых зазоров первичного измерительного преобра зова

теля.

Для измерения составляющей скорости потока по оси X к вычитающим усилителям 13 - 16 (фиг.1)

подсоединены пары электродов, не лежащие в плоскости, перпендикулярной оси X и соседствующие с полюсными наконечниками, имеющими полярность S (фиг. 3-5). При этом

электроды 2 и 4, расположенные в

вертикальном кольцевом зазоре справа от плоскости, перпендикулярной оси X (фиг.4), подключены к инвертирующим входам усилителей 13 и 14; электроды 10 и 12, расположенные в том е (вертикальном) кольцевом зазоре, но слева от утсазанной .плоскости, подключены к неинвертирующим входам усилителей 15 и 16. Электроды 1 и 3,

установленные в другом (горизонтальном) кольцевом зазоре до плоскости, перпендикулярной оси X (фиг.З), подключены к неинвертирующим входам усилителей 13 и 14, а электроды 9 и

11, установленные в том же (горизонтальном) кольцевом зазоре, но за указанной плоскостью, подключены к инвертирующим входам усилителей 15 и 16.

Выходы усилителей 13 и 14 подклюены к входам блока 25 сложения, выод которого сс(единен с инвертируюим входом блока 31 вычитания. Выхоы усилителей 15 и 16 подключены к

входам блока 26 сложения, выход кото рог о подан на неинвертирующий вход блока 31 вычитания.

Для измерения составляющих скорости потока по осям if.Z используются пары электродов, соседствуюаше с полюсными наконечниками той же полярности (S) и подключенные к соответствующим усилителям аналогично вьпие- описанному.

При проведении измерений первичный измерительный преобразователь помещают в поток, Дпя удобства ориентации его можно закрепить в проточном каркасе, например, так, как пока зано на фиг.6. Электронный блок соединен с первичным измерительным преобразователем посредством соединительного кабеля.

Устройство для измерения скорости потока электропроводной жидкости работает следующим образом.

На помещенный в исследуемую среду первичный измерительный преобразователь воздействует поток электропро- водной жидкости.

В электропроводной жидкости, движущейся в магнитном поле, созданном

в зазорах магнитной системой преобразователя, индуцируетея ЭДС, значение которой пропорционально скорости потока и напряженности магнитного поля.

При условии ламинарного обтекания преобразователя потоком жидкости Vy расположение векторов скорости .потока относительно векторов напряженности магнитного поля в точках расположения измерительных электродов показано на фиг.З.

Таким образом, на выходах элект- ронного блока (блоков сложения 31- 33) одновременно присутствуют три напряжения, значения которых пропорциональны значениям проекций вектора скорости, потока электропроводной жидкости на оси координат первичного измерительного преобразователя (проведенные через точки пересечения осевых линий трех ортогональных кольцевых зазоров), по которьт определя- ются направление и модуль вектора скорости потока, направление которого произвольно в системе координат

преобразователя.

Формула изобретения Устройство для измерения скорости потока электропроводной жидкости.

-

W

2025

зо-

35

55

содержащее первичный измерительный преобразователь с магнитной системой в виде тела вращения с чередуюпщмися полюсами и симметричными зазорами, в которь х расположены измерительные электроды, подключенные к промежуточному измерительному преобразователю, состоящему из блока сложения и двух блоков вычитания, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений вектора скорости потока и повьдпения чувствительности, магнитная система первичного измерительного преобразователя выполнена в виде четырех перекрещивающихся в средней части стержневых магнитопро- водов с четырьмя двухсекционными катушками возбуждения и восемью полюсными наконечниками,имеющими форму равносторонних сферических равных треугольников, измерительные электроды установлены напротив середин сторон полюсных наконечников в середине кольцевого зазора, а в промежуточный измерительный преобразователь дополни тельно введены двенадцать вычитающих усилителей, пять блоков сложения и блок вычитания, при этом четыре вычитающих усилителя, два блока сложения и блок вычитания образуют один из трех измерительных каналов промежуточного преобразователя, а в каждом измерительном канале к каждому вычитающему усилителю пбдключены пары электродов, соседствующих с полюсными наконечниками одной полярности и находящихся вне плоскости, перпендикулярной к соответствующей измерительной оси, причем электроды, расположенные в кольцевом зазоре с одной стороны указанной плоскости, подключены к инвертирующим входам первого и второго вычитающих усилителей, а электроды, установленные в том же кольцевом зазоре с другой стороны указанной плоскости, подключены к неинвертирующим входам третьего и четвертого вычитающих усилителей, выходы первого и второго вычитающих усилителей подключены к входам первого из каждых двух блоков сложения, выходы третьего и четвертого вычитающих усилителей - к входам второго из каждых двух блоков сложения, выходы которых соединены с входом блока нычитания.

nepSvwbiLL i/3MepLfrneMffd/u npeo pojoecrrfe b

Эме/ г77роды 1 2 3 5 6 7 8 9W7JJZ

Выбитою- Sflojfu

Блоки Sb/i/u- тония

J/

±Ух

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерений направления вектора скорости потока электропроводной жидкости и повысить чувствительность. На помещенный в исследуемую среду измерительный преобразователь воздействует поток электропроводной жидкости (ЭЖ). В ЭЖ, движущейся в магнитном поле, созданном в зазорах магнитной системы преобразователя, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости потока и напряженности магнитного поля. На выходах электронного блока будут одновременно присутствовать три напряжения, значения которых пропорциональны значениям проекций вектора скорости потока ЭЖ на оси координат измерительного преобразователя, по которым определяются направление и модуль вектора скорости потока, направление которого произвольно в системе координат измерительного преобразователя. 7 ил. о 16 (Л to со 05 со СП

J/

tVy

1чП

JJ

tVz

фиг.1

35

V

- 8

72

Фиг,5

Фиг. 6

Блок numofftfff

.Составитель Ю.Мручко Редактор Н.Киштулинец Техред А.Кравчук

Заказ 772/47Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг.7

Корректор А.Зимокосов