Емкостный первичный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к емкостным первичным преобразователям, осуществляющим преобразование механической энергии движущегося потока в электрическую, и может быть использовано в расходомерах, устройствах для контроля движения диэлектрических сред в трубопроводах, устройствах контроля качества сепарации зерна и семян и других в химической, строительной, пищевой промьшшенности, а также в сельском хозяйстве. Известны преобразователи, состоящие из диэлектрического трубопровода электродов-цилиндрической формы, рас положенных на внешней поверхности последнего и запитанных от источника постоянного или переменного тока от генератора. 1 . Недостатком известного преобразователя является то,что подача на электроды лостоянного напряжения 6-8 .от катодного повторителя приводит К возникновению изменяющегося по конфигурации напряженности поля в сечении трубопровода, что снижает чувствительность и линейность характеристики и вынуждает производить выбор формы и размеров преобразователя экспериментально для каждого конктретного случая. Наиболее близким техническим решением к изобретению является первичный преобразователь, содержащий цилиндрические равновеликие электроды, расположенные по оси на внешней поверхности диэлектрического трубопровода, и электрический экран 2. Однако в известном преобразователе обусловленность чувствительности и линейности характеристики преобразователя от расстояния до оси трубопровода вытекает из факта подачи напряжения на электроды от генератора через мостовой измеритель емкости. Кроме того, сфера применения известного преобразователя ограничена: измеряется расход потоков, имеющих постоянную скорость. Целью изобретения является разработка емкостного первичного преобразователя, обладающего максимальной чувствительностью и линейностью хара теристики, предназначенного для измерения расхода сыпучих диэлектрических сред. Поставленная цель достигается тем что высота электродов вьшолнена равп ной двум диаметрам, а зазор между ними составляет от 0,025 до 0,050 их высоты. Названное соотношение размеров обусловлено тем фактом, что средняя величина выходного сигнала, о1рмируемая преобразователем, завиг сит от величины геометрической емкос ти и распределения потенциала на его поверхности. Кроме того, цилиндрические электроды изготовлены из латунной ленты толщиной не более 0,1 мм для упрощения и удешевления конструкции и улуч шения контакта с поверхностью трубопровода. На фиг.I показан преобразователь на фиг.2 - зависимости осредненных по времени оценок математических ожи даний величин выходных сигналов от высоты электродов и расстояния между ними. Емкостный первичный преобразователь содержит диэлектрический трубопровод 1 , латунные цилиндрические электроды (пластины) 2, расположенны по оси на внешней поверхности трубопровода, и электростатический экран 3, соединенный с нижней пластиной к центратора, и землей. Принцип действия емкостного первичногю преобразователя основан на электризации внутренней поверхности диэлектрического трубопровода в результате непрерывного фпюктуациоиного трения движущегося потока и возникновении на электродах (пластинах) последнего за счет электростатической индукции напряжения электризации Напряжение электризации, формируемое преобразователем, для заданного диэлектрического трубопровода и контролируемого материала пропорционально величине электрических зарядов (Q), возникающих на поверхности трубопровода, и обратно пропорционал НО постоянной величине преобраз.ователя . собственной емкости (Ср) , т.е. Как видно из графиков фиг.2) максимум выходного сигнала приходится на высоту, равную удвоенному диаметру электродов. Расстояние между электродами незначительно изменяет собственную емкость преобразователя и практически не влияет на величину выходного сигнала, но оказывает существенное влияние на распределение потенциала между цилиндрическими электродами. Максимум функции, описывающей распределение потенциала на поверхности цилиндра, приходится на координату, значение которой можно выразить через величину высоты. Индуцированные заряды на электродах емкостного первичного преобразователя меньше чем те, в поле которых происходит электростатическая индукция. Кроме того, величина наведенных зарядов зависит от расстояния до источника электростатических зарядов, которым является диэлектрический трубопровод. Электроды, расположенные на внешней поверхности трубопровода, могут неплотно прилегать к -его поверхности из-за неровностей и шероховатости стенок, а это оказывает влияние на величину выходного сигнала. Чтобы исключить фактор неплотного прилегания электродов к поверхности трубопровода, упростить и удешевить конструкцию преобразователя, последние изготовлены из латунной ленты ГОСТ 2208-75 толщиной не более 0,1 мм. Емкостный первичный преобразователь может быть использован для контроля расхода различных по физическим Свойствам гетерогенных сьшучих диэлектрических сред и найдет применение в сельскохозяйственном производстве. Формула изобретения Емкостный первичный преобразователь, содержащий цилиндрические равновеликие электроды, расположенные по оси на внешней поверхности диэлектрического трубопровода, и электростатический экран, отличающийс я тем, что, с целью повьш1ения чувствительности, высота электродов выполнена равной двум диаметрам электродов, а зазор между ними составляет от 0,025 до 0,050 их высоты. 2. Преобразователь по п.1, от личающийся тем, что, элек роды выполнены толщиной не более О,1 мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 76 1.Рудный Н.М. и Кириченко Ю.Е. Флуктуационное устройство для контроля движения сыпучих материалов. Механизация и автоматизация управления 1967, № 6, с.41. 2.Авторское свидетельство СССР № 684450, кл. 9- 01 Р 5/08, 1977 (прототип) .

(риг.1

W 5090 120 170 пни

.2