Кондуктометрический трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи Советский патент 1976 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к области физикохимических исследований и может быть использовано для измерений нульсаций электропроводимости, возникающих при изменении концентрации и температуры в турбулентных потоках, при океанографических исследоваииях.

Известен контактный преобразователь для измерения пульсаций удельно электропроводимости в турбулентных потоках (1), который выполнен в виде зонда обтекаемой формы с платиновым микроэлектродом, расположенным на оси преобразователя. Диаметр микроэлектрода в зоне гальванического контакта с исследуемо жпдк. около 10 мкм, что позволяет сосредоточ ть 90% сопрот Бления ячейки в очень малом объеме вблизи микроэлектрода и тем самым измерять пульсации удельной электропроводимости с высокой пространственной разрешающей способностью (около 0,5 мм). Однако указанный нреобразователь имеет высокую погрещность (порядка 20%), не удовлетворяющую современным требованиям, вследствие приэлектродных явлений, возникающих па межфазной границе электрод-жидкость.

Иаиболее близким техническим рещением является кондуктометрический трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи (2), содержащий поме ценные в

герметический vOpnyc два замкнутых магнитопровода с обмотками. Электрическая связь нилми осуществляется через жидкостной виток связи. Этот нреобразовательвследствие больщого объема осреднения может использоваться только для измерения среднего значения или крупномасщтабных пульсаций удельпо электропроводимост, со змерим е

с чувствительной зоной - объем Ж ДКОСТИ в

корпусе. При воздействии па г реобразователь неоднородностей меньшего масщтаба пропсходит их интегрнрован е в объеме осреднен я, вследствие чего на выходе преобразователя появляется сигнал, песуп,Й искаженную (недостоверную) пформац 1ю о масп1табе амплитуде одиноч 1ой неоднородност. Уменьщение габаритов корпуса преобразователя, т. е. его длины диаметра, влечет за собой некоторое повыщение пространственной разрешающей способности, однако, пропорционально уменьшению его линейных размеров, которые определя отся в основном Т 1поразмером примепяемых магнптопроводов, падает чувствительность преобразователя, что крайне нежелательно. Таким образом, недостатком известного устройства является его низкая точность измерений и низкая разрешающая способность, как следствие.

Для повышения точност измерения и разрешающей способности в предлагаемом преобразователе корпус снабжен днэлектрнчсск( обтекаемой насадкой с отверстием, диаметр которого равен (0,001-0,1) диаметру внутреннего отверстия корпуса, а длина отверстия равна {0,25-2) его днаметру. При этом за счет отверстия в диэлектрической насадке жидкостной виток на малой длине, онределяемой длиной отверстия, резко изменяет сечение и, следовательно, соотношенне нлотностей тока н сопротивлений в различных его участках. При этом соотношение размеров отверстий позволяет сконцеитрнровать соотношение так, что оно, но крайней Л1ере, на норядок нревышало суммарное сонротивление всех оетальных участков жидкостного витка, а нлотность тока в отверстии не менее, чем на два норядка превышала нлотность тока в любом месте оставшейся части жидкостного витка. При выполнении этих условий преобразователь будет реагировать на изменение как средних, так и пульсационных значений удельной электропроводимоети только вблизи н в самом отверстии.

Па чертеже изображен описываемый кондуктометрический преобразователь, содержащий два тороидальных магнитопровода 1 и 2 с обмотками 3 и 4, заключенными в герметический корпус 5 е отверстием а. Корпус 5 выполнен с диэлектрической обтекаемой насадкой 6, снабженной отверстием б, расположенным на оси преобразователя. Один из магнитопроводов с обмотками образует трансформатор напряжения, а другой магнитопровод с обмотками является трансформатором тока (или компаратором тока).

Преобразователь работает следуюни-1м образом.

Транеформатор напряжения возбуждает в жидкостном витке ток, который замыкается через внутреннее отверстие тороидального корпуса, отверстие б насадки 6 и через жидкость, омываюндее это устройство снаружи. Диэлектрическая насадка 6, герметично присоединенная к корпуеу 5, обеепечивает замыкание жидкоетного витка через отверстие б.

диаметр которого, по крайпей мере, па порядок меньше диаметра внутреннего отверстия а 1 орнуса 5, при этом длина канала отверстия б соизмерима с его диаметром. Такое

соотношение между размерами различных участков жидкоетного витка необходимо для того, чтобы сопротивление жидкоетного етолбика, ограниченного отверстием б насадки 6 (его диаметром и длиной канала) было, по

крайней мере, на порядок больше суммарного сопротивления оетальных участков цепи жидкостного витка. В этом случае предлагаемый преобразователь будет реагировать на измерения сопротивления, вызванные пульсациями удельной электропроводности, только вблизн и в самом отверстии б насадки 6 со стороны набегаюш,его потока. Уетройство позволяет ефокусировать не менее 90% полного сопротивления жидкостного витка в очень малом

объеме - канале отверетия б и обеспечить максимальную плотность тока в нем, а еледовательно, и чувствительность преобразователя.

Формула и 3 о б р е т е н и я

Кондуктометр ичеекий трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи, содержащий корпус с отверстием, два замкнутых магнитонровода с обмотками, номепденных в корпус, отличаюш,ийся тем, что, с целью повышения точности измерения разрешаюш,ей способности, корпус снабжен диэлектрической обтекаемой насадкой с отверстием, диаметр которого равен (0,001- 0,1) диаметра внутреннего отверетия корпуса, а длина отверстия равна (0,25-2) его диаметра.

Источники информации, принятые во внимание при экепертизе:

1.Zournal of Fluid Mechanics, vol 16, Part 3, 1963 г., p. 357-364.

2.Патент США ЛЬ 3603873, кл. 324-30, 1971 (прототип).