УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И НАПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ Советский патент 1973 года по МПК G01P5/08 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения в лабораторных условиях мгновенной скорости и ее пространственного направления в напорных и безнапорных потоках электропроводной жидкости (электрохимическая реакция в которой протекает по типу обратимой окислительно-восстановительной реакции). ,

Известные устройства для измерения величины и направления скорости течения электропроводной жидкости не обеспечивают возможность получить одновременно информацию о величинах трех компонент скорости в условиях развитой турбулентности.

Предлагаемое устройство позволяет измерять сразу все компоненты скорости и расширить диапазон измерений при больших значениях вектора скорости и углах его отклонения от направления потока за счет выполнения катода чувствительного элемента в виде сферы, образованной четырьмя изолированными друг от друга электродами, расположенными симметрично относительно оси, направленной вдоль потока, при этом накрест расположенные пары электродов совместно с анодом являются половинами измерительных мостов.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - три проекции и общий вид приемника скоростей; на фиг. 3 -

частные (а и б) и общий (в) случаи ориентации направления скорости относительно осей координат приемника.

Устройство состоит из приемника скоростей I, выполненного из четырех изолированных друг от друга электродов (катодов) /-4, общего анода 5 и электрической измерительной схемы П. Рабочая поверхность каждого электрода имеет форму сферического полусегмента. Анод представляет собой тонкую пластинку, которая по площади во много раз больще поверхности катодов (примерно в 500-1000 раз) и помещается в исследуемом потоке обычно на расстоянии 10-20 средних

диаметров поперечного сечения потока электролита.

Приемник скоростей укреплен на тонкостенном капилляре 6, который вставлен в державке 7, обеспечивающей возможность подачи приемника в заданную точку потока. Изолированные выводы катодов приемника скоростей пропущены через изолятор 8, капилляр, державку и включены в измерительную электрическую схему И, соединяющую катоды с

анодом.

Электрическая измерительная часть II включает две измерительные мостовые схемы Л и Б, два плеча каждой из которых создаются регулируемыми активными сопротивлениями 9, 10 и 11, 12, два же других плеча образуются в жидком проводнике (потоке) между соответствующими парными катодами и общим анодом, три усилителя постоянного тока 13, 14, 15, регистрирующие приборы 16, 17, 18, вспомогательные контрольные приборы: 19 (вольтметр), 20 (миллиамперметр), 21, 22 (регулируемые активные сопротивления) и источник питания постоянного тока 23.

Поскольку электроды имеют одинаковую форму, равновелики по площади, расположены симметрично относительно оси ОХ, то в случае направления скорости перпендикулярно оси OZ и под острым углом к направлению продольной оси ОХ электроды /-2 находятся в одинаковых условиях обтекания, и количество ионов, доставляемых к каждому из них, будет равно между собой. В этом случае (фиг. 2а) сопротивление плеч 1-5 и 2-5 измерительного моста Л равны, его разбаланса не происходит, и регистрирующий прибор 16 не показывает наличие тока в диагонали моста.

Если скорость направлена перпендикулярно оси OF, а с осью ОХ составляет острый угол, то к катоду 1 в этом случае доставляется бальще ионов, чем к расположенному с противоположной стороны сферы и находящемуся частично в зоне, объединенной ионами, катоду 2. Тогда сопротивления плеч /-5 и 2-5 не будут равны, и регистрирующий прибор показывает наличие тока в диагонали моста А. То же происходит, если скорость будет направлена со стороны катода 2 под тем же углом к оси ОХ, изменяется лишь направление тока в диагонали моста на противоположное.

В общем случае обтекания потоком приемника скоростей имеет место разбаланс обоих мостов 4 и 5, поэтому токи в их диагоналях не ра.вны нулю. Между величиной скорости

потока (U) и суммой токов всех четырех катодов приемника существует нелинейное одно- ци

значное соответствие () /С(2/,- ).

где К, 2 0, п - постоянные для данного

чувствительного элемента.

Отношения токов в диагонали мостов соответствующей пары катодов к сумме токов всех электродов однозначно определяют углы отклонения вектора скорости от вертикальной и от горизонтальной плоскостей.

Предмет изобретения

Устройство для измерения величины и направления скорости течения жидкости, содержащее чувствительный элемент в виде системы электродов катод-анод, погруженной в емкость с электролитом, источник питания, приборы регистрации сигналов и электрическую измерительную схему с двумя измерительными мостами, отличающееся тем, что, с целью измерения компонент скорости и расширения диапазона измерений, катод выполнен в виде сферы, образованной четырьмя изолированными друг от друга электродами, расположенными симметрично относительно оси, направленной вдоль потока.

1 И8

(риг.з