CS205355B1 - Device for velocity of flow and through-flow liquid quantity measurement - Google Patents

Description

Československa SOCIALISTICKÁ

REPUBLIKA (19)

ÚŘAD PRO VYNÁLEZYA OBJEVY POPIS VYNALEZU 20 5355 (11) (B1 K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ — -:----—---' " (51) Int. Cl.3 G 01 P 5/10 (22) Přihlášeno 23 01 78(21) (PV 436—78). (40) Zveřejněno 29 08 80(45) Vydáno 30 03 84 (75)

Autor vynálezu MAYER DANIEL prof. ing. CSc., Plzeň ,(54) Zařízení k měření průtočné rychlosti a průtočného množství tekutiny 1 2

Vynález se týká zařízení k měření prů-točné rychlosti a průtočného množství elek-tricky ,vodivé tekutiny, je-li celkové množ-ství měřené tekutiny omezené. S potřeboutohoto měření se' lze setkat například v uro-logii, při zkoumání dynamiky močových cest,kdy se u vyšetřovaného pacienta určujegraf vyjadřující závislost množství moči načase a rychlost proudění moči na čase.

Doposud se k měření průtoč. rychlosti mo-či používá přístroj, jehož podstatou je mi-niaturní stejnosměrný dynamometr. U tohotopřístroje je na hřídeli, stejnosměrného mo-torku připevněn lehký kotouč, na jehož ob-vodu jsou lopatky. Proud tekutiny, jejíž rych-lost se měří, se přivádí v tečném směru kekotouči na lopatky rotujícího kotouče a tímpůsobí brzdný moment. Je-li motorek napá-jen ze stabilizovaného zdroje napětí, je ve-likost brzného momentu úměrná napájecí-mu proudu; registračním měřidlem se tedymůže provést záznam napájecího proudu načase, čímž se získá požadovaný graf. Nedo-statkem tohqto měřicího zařízení je, že vdůsledku působení setrvačnosti momentu ro-toru dynamometru a kotouče vznikají znač-né chyby při rychlých změnách průtočného-množství moči. Z hlediska diagnostickéhoje však důležité, aby měření bylo přesné,neboť pro některá onemocnění močových cest nebo centrálního nervového systému jeprůběh rychlosti proudu moči v závislostina čase charakteristický. Další chyby u pří-stroje tohoto typu vznikají brzdným momen-tem způsobeným například třením v ložis-kách a podobně, jenž se může nekontrolo-vatelně měnit. Jiný typ přístroje' na měřeníprůtočné' rychlosti moči zakládá svou funkcina této podstatě: měřený proud moči je při-váděn do nádoby, která je uzavřena a vy-úsťuje z ní trubička, jíž při přívodu močiuniká vzduch z nádoby. V trubičce je ulo-ženo termistorové čidlu pro měření rychlostiproudění unikajícího vzduchu. Tento způsobměření průtočné rychlosti tekutiny je sicedosti citlivý, leč málo přesný a spolehlivý;rušivě se uplatňují kolísání okolní teplotya vlhkosti vzduchu, jakož i skutečnost, žepři vstupu moči do nádoby jsou strháványčástečky okolního vzduchu, který pak téžuniká trubičkou obsahující termistor. Výše uvedené nevýhody odstraňuje zaří-zení k měření průtočné rychlosti a průtoč-ného množství tekutiny na principu závis-losti odporu snímače na výšce hladiny te-kutiny, opatřené nádobou pro měřenou te-kutinu, v níž je umístěn snímač spojený sregistrační jednotkou podle vynálezu. Jehopodstata spočívá v tom, že v nádobě umís-těný snímač je spojen s registrační jednot- 205355 <r 205335 kou prostřednictvím měniče, jehož výstupje spojen se vstupem derivačního členu. Předvstupem derivačního členu jsou vytvořenyvýstupní svorky.

Podle vynálezu je výhodné, jestliže meziměničem a derivačním členem je vřazenfiltr. Měřené množství tekutiny přichází donádoby, v níž je umístěn snímač konstruo-vaný tak, aby se jeho elektrický odpor sni-žoval s přibývajícím množstvím tekutiny.Snímač sestává ze dvou odporových článkůvytvořených tím, že na izolačním trnu jerovnoměrně navinuta jedna vrstva odporo-vého neizolovaného drátu. Oba odporovéčlánky jsou uloženy v kovové nebo v izolač-ní trubce tak, aby byly rovnoběžné a v těs-né blízkosti, avšak aby se navzájem nedo-týkaly. Trubka snímače je umístěna kolmoke dnu nádoby, Odporové články jsou nasvém konci u dna nádoby elektricky propo-jeny a svými druhými konci jsou připojenyk měniči. Tekutina přicházející do nádobyvniká též do snímače a oba navinuté odpo-rové vodiče elektricky spojuje. Je-li odporodporového článku řádově 102 nebo 103ohmů, je odpor elektrolytu mezi odporový-mi články prakticky zanedbatelný. Stoupá-lihladina tekutiny, spojuje postupně stále vět-ší délku odporových článků, tím se zmen-šuje odpor v obvodu, vzrůstá protékajícíproud a na vloženém snímacím odporu v mě-niči se zvyšuje napětí. Závislost tohoto na-pětí na čase udává časový průběh vyšetřo-vaného průtočného množství tekutiny. Jed-nodušší leč méně citlivý snímač je možnévytvořit tak, že jeden odporový článek jenahrazen vodičem, jímž může být ochrannátrubka snímače. Má-li být závislost mezi mě-řenou veličinou a výchylkou měřidla lineár-ní, je třeba, aby induktivní reaktance od-porových článků byla zanedbatelná vůči je-jich odporu a dále, aby induktivní reaktan-ce obvodu, který napájí odporové články,byla zanedbatelná vůči jeho odporu a to ipři nejvyšší poloze hladiny tekutiny, tj. přivyřazených odporových článcích. Je-li na-pájení odporových článků stejnosměrné, pakovšem tyto požadavky neplatí, avšak stoupápřechodný odpor mezi odporovými článkya elektrolytem vlivem plynných produktůprobíhající elektrolýzy, ulpívajících na elek-trodách. Tyto vlivy se v podstatě vyloučí,napájí-li se snímač střídavým napětím. V ob-vodu snímače vznikají rušivé šumy, jež jsou'důsledkem zmíněných polarizačních jevů naelektrodách a zvlnění hladiny měřené teku-tiny při mechanických otřesech měřicího za-řízení. Lze je potlačit filtrem. Konečné zpra-cování napěťového signálu spočívá v jehočasové derivaci, což lze provést derivačnímčlenem, například článkem RC. Pro aplika-ci přístroje v urologii lze používat pro gra-fickou registraci kardiograf, přičemž jeho další kanály lze využít k simultánnímu sní-mání dalších průběhu, například nitromě-chýřového tlaku, nitrobřišního tlaku, k po-řízení elektromyogramu análního sfinkteru aj.

Zařízení k měření průtočné rychlosti po-dle vynálezu má vlastnosti, jež jsou v mno-hém ohledu výhodnější ve srovnání s vlast-nostmi doposud používaných, měřidel. Je tópředevším vyšší přesnost, stálost této přes-nosti a její snadná kontrolovatelnost, vysokáprovozní spolehlivost a dobré dynamickévlastnosti i při rychlých změnách rychlostiproudící tekutiny. Zařízení vyhovuje veške-rým požadavkům vyplývajícím ž použití vezdravotnictví: všechny jeho části lze dobřečistit, manipulace je' jednoduchá, .možnostipoškození nevhodnou manipulací lze vylou-čit, nezatěžuje pacienta a není Spojeno s ri-zikem pro pacienta ani pro obsluhující per-sonál.

Zařízení podle vynálezu lze použít jak proměření průtočné rychlosti, tak i k měřeníprůtočného množství, jestliže se registračníjednotka napojí přímo na výstup měničeresp? filtru.

Vynález a jeho výhody jsou blíže objas-něny na příkladu provedení pomocí připo-jených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňujefunkční schéma zařízení, obr. 2 jednoduchézapojení měniče a obr. 3 jedno z možnýchkonstrukčních řešení snímače.

Zařízení k měření průtočné rychlosti, aprůtočného množství je tvořeno podle obr. 1nádobou 2 s jímkou 1 a výpustí 4. V nádobě2 je umístěn snímač 3, sestavený že dvouodporových článků 13.

Snímač 3 je napojen na měnič 5, kterýobsahuje stabilizovaný zdroj napětí a usměr-ňovač výstupního napětí. Výstup měniče 5je propojen přes filtr 6 typu dolní propustna derivační člen 7, jehož výstup je spojens registrační jednotkou 8, například zapi-sovačem kardiografu.

Zařízení pracuje tak, že. tekutina, jejížprůtočná rychlost se· měří, se přivádí do jím-ky 1 a odtucj do nádoby 2. Odpor snímače 3,umístěného v nádobě 2, závisí na výšce xhladiny tekutiny. Jelikož snímač 3 je od dnanádoby 2 v jisté vzdálenosti zajišťující pří-stup kapaliny k odporovým článkům 13, rea-goval by snímač 3 až když hladina kapaliny'dosáhne jisté výšky x0, dotýkající se prvníchzávitů odporových článků 13. Tento zbytko-vý prostor lze zmenšit vhodným uspořádá-ním trubky 14 snímače 3 a lze jej zcela vy-loučit, když se na Začátku každého měřenípřivede do nádoby 2 takové množství teku-tiny, aby její hladina dosahovala právě výš-ky xo. Velikost napětí na výstupu měniče 5je úměrná proudu procházejícího odporový-mi články 13, je tedy nepřímo úměrná je-jich odporu a tedy též výšce x hladiny te-

Claims (3)

205355 kutiny, čili je úměrná množství přivedenétekutiny. Napětí na výstupu měniče 5 obsa-huje rušivý šum, na jehož vzniku se podílímimo jiné i zvlnění v důsledku usměrněnítohoto napětí. Tento sum se odstraní filtrem6 typu dolní propust. Napětí na výstupníchsvorkách filtru 6 je tedy úměrné množstvíkapaliny přivedené do nádoby 2. Graf zá-vislosti tohoto množství na čase se získápřipojením výstupních svorek 21, 21’ filtru 6k registrační jednotce 8, například zapiso-vači. Měnič 5 i filtr G potlačují některé ru-šivé vlivy a zvyšují přesnost měření, avšakpro základní funkci měřidla nejsou důle-žité. Jestliže vyhovuje i nižší přesnost měře-ní, lze měnič 5 nahradit jednoduchým stej-nosměrným obvodem obsahujícím zdroj na-pětí a odpor, z něhož se snímá napětí, filtrG lze vypustit. Důležitý je však derivačníčlen 7 připojený k výstupním svorkám filtru6, který převádí napětí, vyjadřující množstvíjejí průtočnou rychlost. Jeho časový průběhje registrován například zapisovačem při-pojeným na vstupní svorky derivačního čle-nu 7. Měnič 5, filtr 6 a derivační člen 7 lzerealizovat různými způsoby. Jednoduché za-pojení měniče 5 je na obr. 2. Transformátor10 napájený stabilizovaným zdrojem napětídodává proud odporovým článkům 13 sní-mače 3 připojeným na vstupní svorky toho- Předmět

1. Zařízení k měření průtočné rychlostia průtočného množství tekutiny na principuzávislosti odporu snímače na výšce hladinytekutiny, opatřené nádobou pro měřenou te-kutinu, v níž je umístěn snímač spojený sregistrační jednotkou, vyznačující se tím, žev nádobě (2) umístěný snímač (3J je spo-jen s registrační jednotkou prostřednictvím Z' to měniče 5. Velikost proudu je úměrná na-pětí na odporu 9, jež po dvojcestném usměr-nění usměrňovačem v Gratzově zapojení jepřivedeno na výstupní svorky měniče 5. De-rivačním členem 7 může být i jednoduchýRC článek. Na obr. 3 je naznačeno jedno z možnýchkonstrukčních řešení snímače 3. Podstatnoučástí snímače 3 jsou jeho dva odporové člán-ky 13 umístěné v trubce 14. Na konci sní-mače 3 u dna drážky je poloha odporovýchčlánků 13 vymezena třmenem 15 s otvory 1,uloženém v trubce 14. Dráty obou odporo-vých článků 13 jsou tam spojeny. Na koncisnímače 3 u uzávěru 11 nádoby 2 je na izo-lační jádro každého z odporových článků13 připevněn kovový nástavec 17, jenž májednak styk s odporovým drátem, jednaks vodičem přívodu. Oba kovové nástavce 17jsou uloženy v izolační vložce 1B. Trubka 14snímače 3 je našroubována do držáku 18,který je upevněn v uzávěru 11 nádoby 2.V uzávěru 11 nádoby 2 jsou vytvořeny od-vzdušňůvací otvory 12. Vně nádoby 2 je dr-žák 18 opatřen převlečnou maticí 19. Od-vzdušňovací otvory 12 a plnicí otvory 20v trubce 14 snímače 3 je třeba provést do-statečně velké, aby se průtočná rychlost ne-snižovala vlivem vysokých hydraulickýchodporů. vynálezu měniče (5), jehož výstup je spojen se vstu-pem derivačního členu (7), přičemž předvstupem derivačního členu jsou vytvořenyvýstupní svorky (21, 21’).

2. Zařízení podle bodu 1 vyznačující setím, že mezi měničem (-5) a derivačním čle-nem (7 J je vřazen filtr (6).

3 výkresy I