Кондуктометрический трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

I

Изобретение относится к исследованию гидрофизических полей путем измерения средиих -И пульсационных значений удельной электрической проводимости и может быть использовано в экспериментальной гидродинамике для определения параметров турбулентности, в океанографии для исследования микроструктуры океана, в метрологической практике для построения образцовых средств измерения. По основному авт. ев № 528488 известен кондуктометрйческий трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи, обеспечивающий одноврегцрниое измерение средних значений и мелкомасштабных пульсаций электропроводибсти I).

Это достигается тем, что жидкостный витрк, формируемый диэлектрическим корпусом преобразователя с размещенными в нем трансформаторами напряжения и тока замк ут через капилляр, выполненный в диэлектрической обтекаемой насадке, герметично присоединенной к корпусу. При определенных соотношениях между диаметром di и длиной ц капилляра с одной стороны и-диаметром внутреннего отверстия корпуса do с другой стороны (d (0,OOI-0,l)d(,

IK (0,25-2) d, в капилляре и его краевых зонах сосредоточена подавдяюшая часть общего сопротивления жидкостного витка и тем самым обеспечивается локализация чувствительной зоны в малог.1 об-ьеме жидкости.

Недостаток известного устройства заключается в ограниченной чувствительности как в статическом, так и динамическом режимах измерения, обусловленной тем, что конструкция преобразователя не позволяет сосредоточить во всей чувствительной зоне, более 90% полного сопротивления жидкостного10Витка, а доля сопротивлеяия, сосредоточенного во внешней краевой зоне, как правило, не превышает 30% от сопротивления капилляра и его краевых зон. Оставшиеся 10% от полного сопротивления рассредо15точены вне чувствительной зоны и могут служить источником паразитного гидродинамического шума и уменьшения соотношения сигнал/шум.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

20

Это достигается тем, что в коидуктометрическом трансформаторном преобразователе с жидкостным витком связи, содержащем корпус с отверстием, два замкнутых магнитопроводд с обмотками1 помещенные в корпус, диэлектрическую обтекаемую насадку с отЬ ерстием, диаметр которого равен 0,001-0,1 диаметра внутреннего отверстия кбрпуса, а длина отверстия равна 0,25-2 его диаметра, внутренняя и внешняя поверх-, ность преобразователя и поверхность отверс- тин покрыты электропроводящим слоем, причем расстояние от входа отверстия в насадке преобразователя до электропроводящего слоя на внешней поверхности равно 0,1-5 диаметра отверстия, а до слоя, на поверхности отверстия 0,1 - 1 диаметра его отверстия. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - капилляр с электропроводящим слоем.

Предлагаемый кондуктометрический трансформаторный преобразователь содержит трансформатор напряжёния 1 и измерительный трансформатор 2, заключенные в диэлектрический корпус 3 с отверстием 4. Корпус 3 герметично соединен с диэлектрической обтекаемой насадкой 5, снабженной капйлляром 6. Преобразователь снабжен концентратором 7, выполненным в виде электропроводящего слоя.. Концентратор 7 нанесен на наружную и внутреннюю поверхность корпуса 3, насадки 5 и капилляра 6 таким об-, разом, что имеет разрыв в районе входной части капилляра. Чувствительной зоной преобразователя является объем жидкости, прилегающий к входу в капилляр 6 и ограниченный сферой 8.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Трансформатор напряжения I возбуждает в жидкостном витке неизменное напряжение. Изменения в жидкостном витке определяются изменениями электропроводности среды, в результате чего на выходе измерительного трансформатора 2 (трансформ 1тор тока или напряжения) возникает амплитуд но-модулированный сигнал, пропорциональ.ный мгновенному значению электропроводности. Линии плотности электрического тока в I жидкостном витке, частью которого является концентратор 7, замыкаются через капилляр 6, концентрируются на электропроводящем слое внутри капилляра 6, далее по концентратору 7 на внутренней поверхности преобразователя выходят на наружную поверхность и с нее через объем жидкости, ограниченный сферой 8, входят в капилляр 6. В статическом режиме измерения чувствительной зоной преобразователя является объем жидкости, прилегающий к входу в капилляр 6, и объем жидкости, расположениый между условными плоскостями, проходящими через.начало капилляра 6 и начяло электропроводящего слоя 7, внутри копилляра. При этом в чувствительной зоне сконцентрировано практически все сопро тнвление жидкостного витка. Доля переходных сопротивлений от общего сопротивления жидкостного витка на внутренней и наружной поверхности концентратора 7 на пере

мен ном токе звуковых частот мала и не превышает единицы Ом, и их влиянием-в процессе измерений можно пренебречь. В динамическом режиме (режим измерения локальных неоднородностей а потоке) работа предлагаемого преобразователя основана ни краевом эффекте капилля, т.е.,изменения тока в жидкостном витке обусловлены в основном изменениями электропроводности в объеме жидкости, прилегающем к входу в капилляр 6. Пространственной разрешающей способностью преобразователя мож но управлять изменением диаметра капилляра 6 и расстояния края концентратора 7 на наружной поверхности до входа в капилляр.. Расположение края концентратора на расстоянии более 5 диаметров капилляра уже практически не оказывает влияние на «ространственное разрешение. С уменьшением расстояния от края концентратора 7 до входа в капилляр 6 уменьшаются и размеры краевой чувствительной зоны 8. Конкретное . расположение концентратора 7оОПределяется целями и задачами исследования, поэтому указан диапазон возможного расположения края концентратора от входа в капилляр на расстоянии 0,1-5 диаметра капилляра. Введение концентратора 7 внутрь кйпилляра 6 и установка его края от входа в капилляр на расстоянии 0,1 - 1 диаметра капилляра позволяет повысить чувствительн0сть преобразователя за счет исключения влияния сопротивления внутренней краевой зоны капилляра 6 и возможности регулировАния сопротивления капилляра. При этом легко можно добиться условия, когда доля сопротивления, сосредоточенного во внешней краевой зоне, будет составлять поряд; Ка 50-.80% от полного сопротивления жидКостного витка и тем самым добиться ус лбвия

. 3„ ,

гДе -динамическая чувствительность;

§ет статическая чувствительность; 1(.Йм/-динамический кондуктивный коэффи «циент;

Rnj-сопрЬтивление краевой зоны;

Яи.о(5щее сопротивление жидкостного вит

ка.

Р асчеты показывают, что изменением расстбянкй от входа в капилляр б до краев кбнденсатора 7 и изменением диаметра капилляра 6 легко получить значение kg 0,5-0,8. Расположение концентратора 7 внутри капилляра 6 на расстоянии больше одного диаметра капилляра приводит к значительному увеличению сопротивления капилляра и, следовательно, к уменьшению коэффициента kg. Расположение же концентратора 7 заподлицо со входом в капилляр 6 также нецелесообразно, так как при этом возможно нежелательное воздействие потока на диффузную часть двойного электрического слоя на границе металл-электролит, значительное уменьшение сопротивле