Емкостный датчик сплошности Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

(54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК СПИОШНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении сплошности пото различных жидкостей: неагрессивных, агрессивных, высоко- и низкотемпературных. Известен емкостный датчик сплошности, содержащий электроды, размещенные в основании, и обладающий пов шенной точностью за счет использования в качестве чувствительного элемента плоскопараллельных электродcxst Однако при измерении сплошности сред, движущихся с большой скоростью точность такого датчика снижается, так как за счет значительных размеро электродов в поток вносятся возмущения, изменяюпще его структуру. Наиболее близким к изобретению является емкостный датчик, содержащий электроды, выполнен11ые в виде натянутых проволок, размещенных в ос новании. Такое выполнение электродо снижает гидравлическое сопротивлени потоку и его искажения, что способствует повьшению точности измерения сплошности 12. Однако известный датчик характеризуется недостаточной точностью измерений при изменедши температуры из меряемой среды, а также недостаточной надежностью особенно при измерении сплошности низкотемпературных сред. Цель изобретения - повьш1ение точности и надежности измерений. Указанная цель достигается тем, что в емкостном датчике сплошности, содержащем электроды, размещенные в основании, электроды выполнены в виде обечаек с вмонтированной в них металлической сеткой перпендикулярно оси датчика и со смещением по его оси, а ячейки сеток также смещены относительно друг друга на половину их шага. Повышение точности измерения достигается за счет того, что ячейки сеток делят всю площадь рабочего сечения на ряд контролируемых участков, чувствительность которых практически одинакова, а повышение надежности - за счет того, что сетка обладает достаточными пружинящими свойствами ввиду переплетения составляющих ее проволок.Вследствие этого сетка не получает прослабления при возникновении температурных деформаций, что также повышает надежность датчика и способствует повьшению точности измерений. Смещение сеток по оси датчика предотвращает замыкание электродов а смещение ячеек сеток на половину их шага позволяет получить наиболее высокую чувствительность датчика. На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого датчика; на фиг. 2 участок сеток двух электродов. В основании 1 с помощью изоляторо 2, 3 и 4 и крепежного кольца проставки 5 закреплень обечайки 6 и 7 которые совместно с вмонтированными в них металлическими сетками 8 и 9 образуют электроды с выводными проводниками 10 и 11. Сетки 8 и 9 располагаются перпендикулярно оси датчика с некоторым смещением друг относительно друга в направлении его оси. Это смещение выполняется минимальным, предотвращающим замыкание обечаек 6 и 7 и сеток 8 и 9. Сетки 8 и 9 имеют ячейки с шагом t, которые смещены друг относительно друга на половину шага t/2 в двух направлениях. При зтом вся площадь рабочего сечения датчика делится на контролируемые участки площадью не более 1/4 площади ячейки. Для получения достаточной чувствительности датчика и точности измерений площадь ячеек сеток целесообразно выбирать равной 0,08-0,12 от площади рабочего сечения датчика. При этсм площадь каждого контролируемого участка составляет не более 0,02-0,04 от площади рабочего сечения датчика. Так как разрешающая способность датчи ка определяется чувствительностью каж дого контролируемого участка, то погрешность измерения сплошности при это составляет не бсшее 2-4%. Датчик работает следукщим образом. На каядцом контролируемом участке со сторонами t/2 между проволоками сеток 8 и 9 образуется электрическая емкость, которая складывается в общую межэлектродную е14кость С. При заполнении полости датчика измеряемой средой с диэлектрической проницаемостью 6 межэлектродная емкость изменяется до значения ес .При изменении сплошности потока, проходящего через датчик, изменяется эффек- тивная диэлектрическая проницаемость среды между проволоками ячеек сеток 8 и 9. Это вызывает изменение емкости между электродами, которое преобразовывается в электрический сигнал вторичной аппаратурой. Предлагаемый датчик позволяет проводить измерения сплощности с погрешностью менее 5%, в то время как известные датчики выполняют эти измерения с погрешностью 5-10%. За счет применения сеток предотвращаются остаточные температуршле деформации электродов, что позволяет проводить измерения сплошности высоко-- и низкотемпературных сред. Использование электродов в виде обечаек с сетками упрощает и удешевляет конструкцию датчика, а также сокращает его продольный размер и массу, что благоприятно сказывается при эксплуатации. Расположение сеток перпендекулярно оси предлагаемого датчика с незначительным смещением по его оси позволяет измерять мгновенные значения скорости сплошности в рабочем сече11ии датчика практически без искажения структуры потока. Формула изобретения Емкостный датчик сплсипности, содержащий электроды, выполненные в виде натянутых проволок и размещенные в основании, отличающийс я тем, что, с цепью повышения точности и надежности измерений, электроды выполнены в виде обечаек с вмонтированной в ник металлической сеткой перпендикулярно оси датчика и со смещением по оси датчика, а ячейки сеток также смещены относительно друг друга на половину их шага. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР 273489, кл.С 01 N 27/22, 1970. 2,Авторское свидетельство СССР 594449, кл.а 01 N 27/22, 1976 (прототип).

. 2