Устройство для измерения локальных скоростей и концентраций движущихся дисперсных потоков Советский патент 1977 года по МПК G01P5/20 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может €ь1ть использовано для научения динамики процессов в движущихся потоках суспензий, аэрозолей, дымов, жидкостей и других многокомпонентных смесей.

Известны устройства для измерения скоростей, расходов и концентраций движупщх|Са потоков дисперсных смесей газов и жидкостей, содержащие первичный преобразователь в виде пробоотборников или зондов, ; воспринимающий сигналы, обусловленные изменеьием концентрации взвешенных твердых частиц вследствие турбулентности измеряемой среды. Искомые параметры в отдельных точках потока определяют при помощи взвешивающих блоков l, 2, з.

Недостатками этих устройств для измерения характеристик дисперсных потоков являются низкая точность измерений ствие пульсаций скорости, а также невоэможность проведения измерений вдоль всей траектории движения исследуемого потока.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения локальных скоростей и концентрапий движущихся дисперсных потоков автокорреляционным методом, содержащее первичный емкостный преобразователь, выполненный в виде двух противолежащих электродов из нержавеющей стали, закрепленных в пластмассовой трубе, мостовую измерителную схему, коррелятор, усилители, источник питания и регистрирующий прибор 4.

Однако такое устройство имеет недостаточную точность Н надежность измерений. Это определяется тем, что помещенные в заданную потока (электроды шюсят большие искажения в движущийся поток. В результате, при ударах частиц об электроды искажаются траектории движения частвоа и поле скоростей.

Кроме того, электроды быстро изнашиваются и выходят из строя, приводя к дополнительному снижению .стабильности измерений, что особенно проявляется при больших скоростях и ко}щенграциях дисперсных потоков.

Цель изобретения - повьпиение точности и надежносги измерения локальных скороогей и концентраций движущихся дисперсных потоков.

Поставленная цель достигается тем,что в плоскости, перпендикулярной к наиравлеиню потока, создают локальные участки

электрического поля повышенной напрвокенносги путем установки электродов емкост ного преобразователя на границах потока, длина которых выбирается пропорционально .расстоянию исследуемых -локальных учасч ков от границ потока в зависимости от требуемой чувствительности. При этом коррелятор устройства может быть снабжен блоком регулируемой сканирующей задержки.

На фиг. .1 изображена структурная сх&ма предлагаемого устройства; на фиг, 2 - варианты выполнения емкостного преобразо вйтеля для различных исследуемых локальных участков.

Устройство дан измерения локальных ско ростей и концентраций движущихся дисперсных потоков состоит из емкостного преобразователя 1, который включенна вход измерительного трансформаторного моста 2, запитанного от генератора 3, выход моста связан с коррелятором 4 и с избирательным усилителем 5, амплитудным детектором 6, нормирующим усилителем 7 .и регистрирующим прибором 8,

Устройство работает следующим образом

Для создания локального участка повыщенной напряженности в исследуемой точке поперечного сечения потока помещают на границах сечения электроды, длину которых выбирают пропорционально прямой, проходящей через центр сечения отношению опрезков и исследуемую точку, от границ до указанной точки (см, фиг-. 2), При подаче напряжения на емкостной преобразователь

1в рабочем объеме преобразователя в исследуемой точке создается локальная область повышенной напряженности. При транспортировании частиц через преобразователь например, воздухом последние пересекают область повышенной напряженности в исследуемой точке и область пониженной напряженности за пределами точки. При этом формируется постоянная составляющая, ко,торая с выхода трансформаторного моста

2подается на избирательный усилитель 5, амплитудный детектор 6 и нормирующий усилитель 7, величина которой характеризует концентрацию частицы и регистрируется прибором 8, Переменная составляющая, сформированная при пересечении частицами области повышенной напряженности с выхода трансформаторной измерительной схемы 2 подается на .вход коррелятора 4, в котором происходит циклическое изменение задержки сигнала ио линейному закону, в резульгтате чего определяется площадь aBi Koppcv ляционной функции в течение цикла сканирования. При этом площадь функции корреляции является мерой линейной скорости. Для изме()ения расхода сигналы с выхода коррелятора 4 и регистрирующего прибора Q перемножают между собой. Это позволяет измерять распределение скоростей, концен раций, турбулентность в локальных участках поперечного сечения, исключая возмущение потока.

Предлагаемое устройство отличается повьпценной точностью и надежностью, поокольку напряженность электрического поля в нследуемых точках может регулироватьгся выбором активной длины электродов и в сотни раз превьпиает помеховый сигнал, полученный за счет пересечения частицами электрического поля низкой напряженности, влишше которого устраняется при помощи коррелятора, настроенного на максимальную -величину уровня помех. Так как электроды располагаются на границах потока, они не препятствуют потоку, вследствие чего устройство отличается повыщенной точностью и надежностью.

Формула изобретения

1,Устройство для измерения локальных скоростей и концентраций движущихся дисперсных потоков, содержащее первичный емкостный преобразователь, мостовую измерительную схему, коррелятор, усилители, о регистрирующий прибор и источник питания, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности и надежности измерений, электроды емкостного преобразователя установлены на границах потока, а отнощение длин электродов пропорционально отнощеншо расстояний от электродов до локальных точек измерения,

2,Устройство поп, 1,о тличаю.щ е е с я тем, что коррелятор снабжен блоком регулируемой сканирующей задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Козубовский С, Ф. Корреляционные экстремальные системы; Справочник. Киев, Наукова думка, 1973, с. 166-168,

2,Грин X,, Лейн В, Аэрозоли - пыли, дымы и туманы. Л,, 1972 с, 8-4О,

3,Верещагин И, П, Основы электродинамики дисперсных систем. М,, 1974, с, 14-82.

4,Bec-k M.S. etae.Sceids/beoid twopliase l&ow Tneasut-eTnetfi usin corvefation iec.-tTnicj|;ues.In Computer Corttrofi oi c-hermcae Processes ( rtlanua Universitv oj Bradford.I 969, pp, 3-18