Датчик кондукционного расходомера Советский патент 1980 года по МПК G01F1/64 

(54) ДАТЧИК КОНДУКЦИОННОГО РАСХОДОМЕРА

Изобретение относится к измерению расхода жидкости электромагнитным методом, преимущественно в открытых каналах. Известны датчики кондукционного расходбмера для канала прямоугольного сечения, содержащие устройство возбуждения магнитного поля и элект роды на боковых стенках ij. Однако для получения выходного сигнала - комплексной ЭДС и сигнала расхода необходимо фазочувствитель ное разделение компонент сигнала с последующим их перемножением. Это усложняет приемный прибор. Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения, поскольку здесь, в отличие от прототипа, изменение эпюры скоросте из-за наличия в потоке твердых вклю чений или препятствий выше по течению не вносит погрешности.в определение расхода. Достигаемый техникоэкономический эффект определяется именно повышением точности изйерени Эта цель достигается тем, что датчик содержит два измерительных электрода, расположенных на боковых стенках канала, и систему поперечно вертикального магнитного поля возуждения. Измерительные электроды одключены к сопротивлению нагрузки, равнимому по величине с сопротивлеием жидкости между измерительными электродами, в котором датчик снабжен дополнительными электродами на дне канала вне зоны магнитного поля, сопротивление жидкости между которыми и является упомянутым сопротивлением нагрузки для измерительных электродов. Измерительные электроды имеют расширяющуюся вверх форму для обеспечения линейности между расходом и выходным сигналом датчика. Общую проводимостьжидкости между измерительными электродами можно представить.в виде интеграла от проводимостей между элементарными полосами, параллельными дну канала и имеющими, ширину dh. При определении проводимости учитывается шунтирующее влияние слоев жидкости выше и ниже по течению. Проводимость между элементарными полосами dg б F dh б 8 Fdhn , где б улельная электропроводность жидкости; В -расст ояние между электродами (ширина канала), с 2gn „ (для ,4T, (} F . 5ГгЗГа 1 ц .1 J3°«:v) -I i: Pne/JCaHJ (1) : En йА где ( нормированная длина элеMeHTapiioft . полосы электрода;а - длина элементарной полосы электрода; h| 5rh/2 - нормированный уровень потока; . h - уровень потока (или теку щее расстояние от дна канала). Общая проводимость ,, ., (2) Соответственно межэлектродное сопро тивление Напряжение на измерительных элек .родах датчика при наличии сопротив ления нагрузки RцИ квазистационарном поле возбуждения (т.е. без учета ре ционной составляющей межэлектродного сопротивления) :,Bfh у W s (.Oh, где 3 - расход для нормированного сечения потока (т.е. взятого в долях квадратного сечения со стороной 2}; V - средняя скорость потока; В - индукция поля возбуяэдення; С - коэффициент чувствительности Для обеспечения линейной зависимости Ugbi 9 при неизменном пол возбуждения В const необходимо,чт бы i С . ( Я1 +1) h., const , . Для выполнения условия (б) необх димо конструктивные параметры датчи сделать зависимыми; от уровня. В дат чике в функции Ьц изменяется т.е. 01ц - длина электрода. Опреде ляют требуемую зависимость длины измерительного электрода Ц от уровня Ъ при условии С const о Из формулы б находят Rt(r- ) Ьн ,Подстйвляя (7) тиэ формулы (31, решая относительно и подста

746189 F(.p из формулы (4), наяя значение одят iFdhn ° ; h.nte,-) Дифференцируя по h получают d Г h dhn 1бев,,(с-ь„-)бея„ () Значение С можно получить, исполь-: уя граничные условия при 0. з формулы (9) при hu О имеют 6 PRH F/hH 0 ° - Например, подставляя в (10) Р/Ьц О из формулы () , получают + a, at н HЗначением aj|/h О,т.е. длиной лектрода у дна канала, можно непоредственно задаться. Подставляя (10) в (9), находят Y t ln,nlo a:n.r-/W-ri H Ь 0| Р„б6ф -0 Формула (12) характеризует зависиость длины измерительного электрода т уровня жидкости в общем виде, форму электрода. Если в качестве нагрузки R использовать сопротивление, жидкости между дополнительными электродами, полностью погруженными в жидкость независимо от значения Нц (например в пазу на дне канала) вне пределов действия возбуждений, то RM () гдёРд - функция отношения - длина дополнительного электрода, . . Рд - расстояние между дополнительными электродами; Ьд - ширина дополнительного электрода. .Для элек±родов прямоугольной формы Fg const. В. этом случае Fgbg + 1) h. С. ( Р При выбранной конструкции датчика выг одное напряжение Opbix не зависит от электропроводимости жидкости, sj На фиг. 1 представлена эквива-f лентная схема датчика; на фи. 2 конструкция датчика. Датчик, содержит канал 1 из немагнитного неэлектрического материала, измерительные электроды 2, дополнительные электроды 3. На фиг. 1 RBH внутреннее сопротивленйе Датч1й :а, т.е. сопротивление