Кондуктометрический трансформаторный преобразователь с жидкостными витками связи Советский патент 1978 года по МПК G01N27/02 

КОЙ проводимости в основном вблнан и в отверстии насадки. Недостатком известного устройства явля ется ограниченная чувствительность. Это выэ вано тем, что конструкшщ преобразователя ие позволяет сосредоточить в чувствительной зоне больше 90% полного сопротивления жид костного витка, при этом локальные неоднородности различного масштаба, омывающие тело преобразователя снаружи н частично протекающие чорез отверстие насадки во вну реинее отверстие корпуса, будут находиться в объеме части жидкостного витка, осредцен ное сопротиы1ение которого составляет около 10% полного сопротивления жидкостного вит ка. Мгновенные значения неоднородностей, проинтегрированные преобразователем по объе му, будут воздействовать на преобразователь и проявляться в виде фпуктуационного гидродинамического шума, который ограничивает порог чувствительности известного устройств Паразитный шум, складываясь с полезным сигналом, будет искажать действительную картину о спектральном распределении поля пульсаций удельной электрической проводимости в турбулентном потоке. Целью изобретения является повышение чувствительности измерения. Цель достигается тем, что в предлагаемо преобразователе внутренняя и внешняя повер ности покрыты электропроводящим слоем, при чем расстояние от отиерстня в насадке преобразователя до электропроводящего слоя на внешней поверхности равно ОД-5 диаметра .отаерстня, а до слоя на внутренней поверхности0,1-2 диаметра отверстия. На фиг. 1 изображен- общий вид кондуктометрического трансформаторного преобразователя; на фиг. 2 - схема распределения поля вблизи отверст 1Я насадки. Предлагаемый кондуктометрический трансформаторный преобразователь содержит два тороцдальных .магнитопровода 1 и 2 с обмот ками 3 и 4, заключенными в герметичный корпус 5 с отверстием 6. Корпус 5 выполнен с диэлектрическойjобтекаемой насадкой 7, снабженной капилляром 8, расположенным на оси преобразователя. Корпус 5 и насадка 7 снабжены концентратором 9, выполненным в виде электропроводящего слоя, нанесенного на наружную и внутреннюю поверхности преобразователя. Одни из магнитрпроводов с обмотками образует трансформатор напряжения, а другой магиитопровод с обмотками является трансформатором тока. Преобразователь работает следующим об- разом. Трансформатор напряжения возбуждает в жвдкостном витке ток, который замыкается че рез капилляр 8, через обьем жидкости, ограниченный полусферой 1О и при11егающвй к капилляру 8 со стороны отверстия ,6, втягивается в концентратор 9 и по нему выходит на наружную поверхность корпуса 6, далее стекает с концентратора 9 и через объем жидкости, ограниченный сферой 11 и прилегающей к капилляру 8 с наружной стороны, входит ь капилляр 8, Размеры чуествительаой зоны в предлагаемом преобразователе определяются объемом жидкости (зоны максимальной плотности тока) сосредоточенным между полусферой Юн сферой 11, пp глeгaющй- ми к капиляру 8 с обеих сторон, и определяются не только диаметрам и длиной капилляра 8 но и расстояниями от краев кашшляра до .концентратора 9 на внутренней и наружной поверхнос-гах преобразователя. Расположение концентратора 9 на внутренней поверхности преобразователя от края капшшяра на расстоянии 0,1-2 его диаметра резко уменьшает зону действия краевого эффекта по объе- . му (приблизительно на порядка) по сраа« нению с зоной действия краевого эффекта, так как это было выполнено в устройстве по основному изобретеншо (обьем, ограниченный полусферой 12)о Турбулизация струи на выходе капилляра и образующиеся при этом .завизирения разрушают прошедшие через капилляр и попавшие в зону действия краевого эффекта неоднородности, которые воспринимаются в неоднородном поле скоростей, как гидродинамический шум, Спектральная же плотность шумовой мощности зависит от размеров указанной зоны: чем больше размеры, тем больше мощность щума на выходе трансформатора тока, иным словами: чем больше зона действия краевого эффекта на выходе капилляра, тем больше вероятность ис сажения неоднородности. Поэтому для повышения чувствительности и точности измерения целесообразно уменьшать размеры указанной зоны. Это достигается с помощью части концентратора, нанесенного на внутреннюю поверхность преобразователя на расстоянии от края капгшляра 0,1-2 его диаметра. При этом линии электрического тока при выходе из капилляра втягиваются в концентратор, сужая тем самым область существования градиента плотности тока, и следовательно, размеры зоны действия краевого эффекта и определяемую им долю сопротивления от полного сопротивления жидкостного витка. Втягивание электрических линий тока в концентратор и далее протекание тока по нему происходит вследствие того, что этот путь для nepGMGHHorp электрического тока энерготически более выгоден нежели по электрол1гту. При этом концентраор шуцтирует сопротивления паразитных участков жидкостного витка (сопротивление внутреннего отверстия большого сечения насадки и корпуса, и сопротивление жкдкрстя, омывающей П|эеобразоватёль снаружи). Так кеж сопротивленвд переходов (электролитметалл-, металл-электролит) на развитых поверхностах (внутренняя и наружная поверхности концентратора) пренебрежимо малы по сравнению с измеряемым сопротивлением, то введение концентратора эквивалентно шунтированию указанных участков нулевым сопротивлением и полному.лсключению их влияния при измерениях предлагаемым преобразователем. Это позволяет значительно снизить уровень гидродинамических шумов и тем самым повысить чувствительность и точность измерений. При выходе линий электрического тока из наружной поверхности концентратора 9 они стягиваются в отверстие капилляра 8 со стороны набегающего потока. Эффективная зона действия краевого эффекта определяется долей сопротивления растекания сосредоточенного в обьеме, прилегающем ко входу в капилляр, и ограничена сферической поверхностью 11, радиус которой составляет приблизительно десять радиусов капилляра. Грвдиент плотности тока вне указанной сферической ободочки очень мал, следовательно, сопротив- пением, рассредоточенным вне объема, ограниченного сферой 11, при измерениях можно пренебречь. Расположение края концентратора 9 на наружной поверхности преобразователя от края входного отверстия капилляра на расстоянии 0,1-5 его диаметра позволит управлять размерами зоны действия краевого эффекта в зависимости от вида измерений. , При измерении пульсаций удельной электрической проводимости В турбулентных потоках значение указанной Ьоны велико, так как при этоМе предлагаемый преобразователь будет реагировать на локальные неоднородности, не только прошедшие через отверстие капилляра но и на неоднородности, вошедшие в контакт с краевой зоной (определяемой сферой 11) к далее снесенные потоком по образуюш.ей преобразователя, что является существенным например, при измерении неоднородностей сан тиметрового и более масштабов. При счете част1щ твердой фазы размеры этой зоны целесообразно уменьшить, при этом размеры (. краевых зон, прилегаюших к капилляру с обеихстороцдолжны быть одинаковыми и минимальными. Это эквивалентно уменьшению мертвого времеки преобразователя и улучшению вида кривых распределения при счете частиц и достигается в предлагаемом преоб1зазователе за счет соответствующего расположения концент ратора откраев капилляра. Таким , ввеление ко11цент()птэра позволяет зпачительНО расширить функциональные возможности основного изобретения, т.е. измерять не только средние и пульсаиионные значения удельной электрической про рдимости в чистых средах, но и исследовать суспензии. Экспериментально было установлено, что расстояние от края концентратора до края отверстия капилляра с наружной стороны преобразователя предпочтительно « {биратц в нижних пределах расстояний (0,1-2 диаметра кашшляра) при работе с твердой фазой, а при Исследовании турбулентностк о верхних пределах (1-5 диаметра капиплара). Расртояния же or края концентратора до края этверстия капилляра с внутренней ctopoH i 0,1-2 диаметра капилляра. Такое расположение концентратора от краев каишшярв позволяет сосредоточить в чувствитвдьной зоне предлагаемого преобразователя не менее 98-93% полного сопротивления ЖШкостногавиткг. Таким обрааом,.кондуктометр11ческий трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи позволяет получить следующий попржитеЛьныЙ эффект; повысить точность и чувствительность по сравнению с ос;новным изобретением (приблизительно на порядок) за счет снижения уровня гидродинамических шумов, т, е. исключения влияния паразитных участков жидкостного витка и концентрации в чувствительной зоне не менее 98-99% измеряемого сопротивления;расширить функциональные возможности за счет регулирования размеров чувствительной зоны соответствующим расположением краев концентратора от краев отверстия капилляра. Концентратор может быть выполнен не только в Виде электропроводящего слоя, но и в виде несущего металлического корпуса. Такая конструкция более теадологична, позволяет ocyuiecTBHTb переход от выходного отверстия капилляра к любому профилю внутри корпуса, применять преобразователь при высоких гидростатических давлениях и жестких условиях эксплуатации Наличие механических повреждений на корпусе - концентраторе (вмятин, царапин) и дополнительных у;злов из любого материала не изменяет его кондук,Т1ЮНОЙ постоянной, так как введение концентратора эквивалентно шунтированию паразитных участков жидкостного витка нулевым сопротивлением. Корпус - концентратор может выполнять функции электростатического экрана и повышать помехоустойчивость преобразователя. формула и 3 о б р е -т е и и я Копдуктометрнческий трапсформаторпьсн иреобраоовотель с ЖИДКОСТНЫМИ внткймп CB«;.IH