Первичный измерительный преобразователь для определения солености морской воды в реальном масштабе времени Советский патент 1992 года по МПК G01N27/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в океанографических и гидрологических исследованиях.

Известен прибор для измерения солености морской воды, в котором первичный измерительный преобразователь (датчик) выполнен из двух тонкостенных сосудов, расположенных коаксиально. Пространство между ними заполнено стандартной водой и герметично закрыто с торцов. Через внутренний цилиндр протекает исследуемая вода. Внутри аксиально установлены три кольцевых электрода. Измерение электропроводности в пространстве между цилиндрами производится с помощью двух кольцевых электродов, размещенных по краям закрытого пространства. Датчик, расположенный внутри закрытого объема со

стандартной водой, фактически реагирует на изменение температуры и давления, а проточный датчик во внутреннем цилиндре дополнительно реагирует на электропроводность воды. Считая, что температура и давление внутри закрытой и проточной частей датчика одинаковы, аналоговым путем посредством электродной схемы определяют отношение проводимостей, а следовательно, и соленостей в обеих частях датчика, после чего можно рассчитать соленость исследуемой среды.

Недостатком данного преобразователя является большая инерционность, поскольку для того, чтобы установился температурный переходный процесс, т.е. датчик принял температуру окружающей среды, необходимо 90 мс. Это ограничивает применимость датчика для измерений.

N О 00

о

00

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является первичный измерительный преобразователь (ПИП) для определения солености морской воды в реальном масштабе времени, содержащий проточный корпус, в котором установлены датчик электропроводности и совмещенный с ним датчик температуры, выполненный в виде стержня, Электроды датчика электропроводности имеют стержневую форму, расположены поперек корпуса и симмет-. рично относительно его продольной оси.

Недостаток данной конструкции первичного измерительного преобразователя заключается в возникновении больших динамических ошибок расчета солености и других параметров, использующих одновременно данные температуры и электропроводности, причиной которых является плохая совмещенность амплитудных характеристик датчиков температуры и электропроводности. Кроме того, при отклонении скорости набегающего потока от оптимальной величины значительно возрастают динамические ошибки вследствие сильной зависимости амплитудной характеристики датчика температуры от скорости набегающего потока.

Целью изобретения является повышение точности преобразования сигнала за счет уменьшения динамических погрешностей определения солености, плотности и других параметров морской воды, использующих одновременно данные температуры и электропроводности, при средней скорости набегающего потока путем совмещения амплитудных характеристик датчиков температуры и электропроводности,

На чертеже приведена конструкция ПИП для определения солености морской воды в реальном масштабе времени.

ПИП содержит корпус 1, в котором установлены датчик электропроводности, имеющий два токовых электрода 2 и два потенциальных электрода 3, и датчик 4 температуры. Датчики совмещены, т.е. их геометрические центры совпадают. Корпус 1 выполнен из диэлектрика в виде открытого с двух сторон параллелепипеда с квадратным сечением. Токовые электроды 2 выполнены в виде металлических пластин и закреплены на противолежащих стенках корпуса 1 симметрично относительно его центральной продольной плоскости. Потенциальные электроды 3 выполнены в виде стержней из металла, например из платины или титана. Они расположены параллельно плоскостям токовых электродов 2 и нормально к продольной оси корпуса (т.е. скорости потока V), Корпус 1 может иметь круглое сечение, в этом случае токовые электроды представляют собой коаксиальные цилиндры, а потенциальные электроды выполняются в виде концентрических колец, закрепленных в пространстве между ними на середине длины токовых электродов.

Датчик 4 температуры расположен наклонно относительно продольной диаметральной плоскости корпуса 1, датчик 4 имеет стержневую форму. Он может быть выполнен из тонкостенной трубки из материала с хорошей теплопроводностью (золото, платина) либо из диэлектрика, в которую

вставлен термодатчик из медного микропровода. Концы датчика 4 закреплены на противоположных стенках корпуса 1 так, что он пересекает весь рабочий объем датчика электропроводности и имеет проекцию L на продольную ось корпуса 1 (направление потока жидкости V).

Датчик 4 температуры расположен так, что имеется его проекция L на продольную ось рабочей полости датчика электропроводности, причем значения L и постоянной

времени т, нормированной к скорости набегающего потока этого датчика, выбраны удовлетворяющими соотношениям

-LO и г Vcp AjU, где LO - размер датчика электропроводности в направлении зондирования;

VCp - средняя скорость зондирования; AL и безразмерные коэффициенты, значения которых лежат в диапазонах 0,81 AL 0,96; 0,15 ,23.

Формула изобретения

Первичный измерительный преобразователь для определения солености морской

воды в реальном масштабе времени, содержащий проточный корпус, в котором установлены датчик электропроводности и совмещенный с ним датчик температуры, выполненный в виде стержня, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования сигнала за счет снижения динамических погрешностей путем совмещения амплитудных характеристик датчиков температуры и

электропроводности, датчик температуры расположен наклонно к продольной оси проточной полости датчика электропроводности, причем значения его проекции L на упомянутую ось и постоянной времени г,

нормированной к средней скорости набегающего потока VCp, определены по соотношениям

L0;rVcp AtLq,

где Lo - размер датчика электропроводности в направлении зондирования;

AL, АЈ- числовые коэффициенты, лежащие в диапазонах 0,81 AL 0,96, 0,10 ,23.

Использование: океанографические и гидрологические работы. Сущность изобретения: в первичном измерительном преобразователе проточного типа, реализующем совместные измерения электропроводности и температуры, датчик температуры выполнен в виде стержня, расположенного наклонно к продольной оси проточной полости датчика электропроводности. Угол наклона (проекции на оси) является нормируемой величиной и задается исходя из динамических параметров датчика электропроводности. 1 ил.