Przedmiotem wynalazku jest czujnik termoczuly, na przyklad pólprzewodnikowy, metalowy itp,, przezna¬ czony zwlaszcza do pomiaru parametrów przeplywu cieczy i gazów, poruszajacych sie z bardzo mala predkoscia w osrodkach przepuszczalnych, majacy miedzy innymi zastosowanie w aerogeologii, hydrogeologii; gospodarce wodnej, górnictwie, przemysle chemicznym czy tez w róznych badaniach naukowych.Wszystkie dotychczas znane czujniki termoczule pozwalaja na uzyskanie jedynie niektórych danych o prze¬ plywie cieczy i gazów w osrodkach przepuszczalnych albo tez umozliwiaja uzyskanie tych danych tylko w okre¬ slonych warunkach. Znany z polskiego zgloszenia patentowego nr P 118281, termoczuly czujnik termistorowy jest przeznaczony do pomiaru predkosci i kierunku przeplywu ale w osrodkach jednofazowych.Inny czujnik, podany w polskim opisie patentowym nr 60532, umozliwia dokonanie pomiaru tylko predkosci przeplywu cieczy i gazów w osrodkach przepuszczalnych. Z kolei czujniki opisane, czy to w polskim zgloszeniu patentowym nr PI 51306, czy to w opisie patentowym USA nr 2728225. sa przeznaczone tylko do wykrywania podziemnych przeplywów za pomoca pomiarów w otworach wiertniczych.Jeszcze inne znane czujniki, co prawda umozliwiaja uzyskanie pomiaru predkosci i natezenia przeplywu, ale tylko w przewodach gazowych lub hydraulicznych. Grupa tych czujników jest opublikowana w szeregu publi¬ kacjach: opisie patentowym Francji nr 1410911, opisie patentowym RFN 1099752 oraz w opisach patentowych USA nr 3595079, 3220225 i 3085451. Jak wynika z tego opisu nie mozna uzyskac za pomoca czujnika termo- czulego jednoczesnego pomiaru predkosci i kierunku przeplywu cieczy i gazów w osrodkach przepuszczalnych.Celem wynalazku jest opracowanie wielu wersji czujników termicznych dostarczajacych pelnych informacji o przeplywie cieczy i gazów w osrodkach przepuszczalnych, przy wykorzystaniu znanej zasady, sprowadzajacej pomiar predkosci przeplywu do pomiaru rezystancji czulego na temperature elementu czujnika, uwarunkowana wymiana ciepla miedzy elementami grzejnymi czujnika i osrodkiem.2 95 072 Czujnik wedlug wynalazku ma elementy termoczule i grzejne, które sa umieszczone w bezposrednim sa¬ siedztwie na jednym lub na kilku mechanicznie wyodrebnionych elementach a calosc znajduje w przepuszczalnej oslonie.Na bazie tej glównej zasady zostalo wykonanych szereg wariantów czujników, które mozna podzie¬ lic - przyjmujac jako kryterium rozróznienia zakres pomiaru - na trzy podstawowe grupy: 1) czujniki plaszczy¬ znowe naprowadzane na kierunek przeplywu, 2) czujniki plaszczyznowe bezmanipulacyjne i 3) czujniki prze¬ strzenne. Czujniki plaszczyznowe naprowadzane na kierunek przeplywu zawieraja elementy termoczule i grzejne umieszczone wzdluz jednej prostej lub w jednej plaszczyznie. Na ogól lacznie elementów tych jest trzy, przy czym dwa jednakowe elementy sa rozdzielone jednym elementem innego rodzaju, na przyklad pomiedzy dwoma elementami termoczulymi znajduje sie element grzejny.W trakcie pomiaru czujnik doprowadza sie do polozenia, w którym wektor predkosci przeplywu mierzone¬ go czynnika pokryje sie z prosta, na której sa umieszczone elementy czujnika lub bedzie lezal w plaszczyznie utworzonej przez te elementy. Z kolei czujniki plaszczyznowe bezmanipulacyjne sa wzbogacone o dodatkowe dwa elementy grzejne lub termoczule, w zaleznosci od tego, jakiego rodzaju jest element srodkowy czujnika plaszczyznowego naprowadzanego. Te elementy dodatkowe leza w plaszczyznie prostopadlej do plaszczyzny elementów czujnika naprowadzanego i przechodzacej przez jego element srodkowy."^ Wlym przypadku przy pomiarze parametrów przeplywu nie jest wymagane specjalne ustawienie elemen¬ tów czujnika wzgledem wektora przeplywu. Ostatnia grupa czujników umozliwia pomiar parametrów przeply¬ wu, którego wektor predkosci lezy w przestrzeni. W tym celu element srodkowy czujnika plaszczyznowego bezmanipulacyjnego zostal wzbogacony dwoma elementami innego rodzaju, które zostaly usytuowane syme¬ trycznie wzgledem niego.Kazdy z czujników jest wyposazony w odpowiednia oslone. Po umieszczeniu w niej czujnika jest ona wypelniana szczelnie osrodkiem o parametrach zblizonych do parametrów osrodka w miejscu planowanych po¬ miarów. Oslony te moga byc wykonane z dowolnego materialu dostatecznie wytrzymalego mechanicznie i od¬ pornego na róznego rodzaju korozje mogace wystapic w osrodku badanym. Sa one zaopatrzone w nieszczelno¬ sci — typu otworów, szczelin — zapewniajace przepuszczalnosc oslony w wymaganych kierunkach.Oslony przeznaczone do czujników plaszczyznowych maja przeciecia rozmieszczone na scianach równole¬ glych do osi czujnika, a wiec umozliwiaja przeplyw czynnika plynnego wzdluz plaszczyzny prostopadlej do tej osi. Z kolei oslony wspólpracujace z czujnikami przestrzennymi maja, oprócz wymienionego rodzaju nieszczelno¬ sci, nieszczelnosci umieszczone na sciankach prostopadlych do osi czujnika, co zapewnia oslonom przepuszczal¬ nosc poprzeczna i wzdluzna. Wielkosc przeciec i ich ilosc zapewnia prawidlowy przeplyw mierzonego czynnika oraz zabezpiecza osrodek umieszczony wewnatrz oslony przed wymywaniem przez przeplywajacy plyn.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przed¬ stawiaja czujniki plaszczyznowe naprowadzane, fig. 3 i 4 - czujniki kierunkowe naprowadzane, fig. 5 i 6 - czuj¬ niki plaszczyznowe bezmanipulacyjne, fig. 7 i 8 — czujniki przestrzenne bezmanipulacyjne, a fig. 9 i 10 — prze¬ puszczalne oslony.Czujnik plaszczyznowy naprowadzany (fig. 1) sklada sie z elementu termoczulego pólprzewodnikowego 1 umieszczonego wewnatrz rurki szklanej 2 oraz z elementu grzejnego 3 nawinietego na podobnej rurce szklanej 4.Konce obu rurek 1 i 4 sa zamocowane w podstawie metalowej 5 i sa usytuowane w nieznacznej odleglosci wzgledem siebie. Z kolei element termoczuly 1 i element grzejny 3 sa polaczone za pomoca przewodu 6 z ukla¬ dem pomiarowym. Calosc jest umieszczona w oslonie o przepuszczalnosci poprzecznej 7 (fig. 9), która jest wykonana w postaci cylindra z wykonanymi na jego pobocznicy szczelinami 8 oraz wejsciem 9 umieszczonym w jego denku. Rurki 1 i 4 wprowadza sie do oslony przez wejscie 9 i pozostala przestrzen wypelnia sie osrod¬ kiem o wlasciwosciach zblizonych do wlasciwosci osrodka w miejsce planowanych pomiarów. Nastepnie wzorcu¬ je sie czujnik, a po tych operacjach pomiar sprowadza sie do pokrecania czujnikiem dokola osi czujnika w celu naprowadzenia go na minimum rezystancji.Przy takim usytuowaniu, wektor predkosci lezy w plaszczyznie utworzonej przez tworzace czujnik rurki szklane 1 i 4, posiadajac zwrot od elementu grzejnego 3 do elementu termoczulego 1. Po uzyskaniu minimum rezystancji, jej wartosc pozwala na okreslenie wartosci predkosci filtracji cieczy lub gazu w miejscu umieszczenia czujnika. Inny czujnik plaszczyznowy naprowadzany jest typu róznicowego (fig. 2) i sklada sie on z dwóch elementów termoczulyeh pólprzewodnikowych 1, umieszczonych wewnatrz rurek szklanych 10 i 11 i przedzie¬ lonych nastepna rurka szklana 12, na która nawinieto uzwojenie grzejne 3.Zestaw ten jest zamocowany w podstawie metalowej 5 i polaczony z wspólpracujacym ukladem pomiaro¬ wym za pomoca przewodu 6. Po umieszczeniu tego czujnika w oslonie 7 i wywzorcowaniu go, pomiar sprowadza sie do pokrecenia czujnikiem w plaszczyznie, podobnie jak dla czujnika juz omówionego. Róznica w pomiarach polega na tym, ze w przeciwienstwie do poprzedniego czujnika, dla którego kat manipulacji wynosi 360 , czujnik95 072 3 róznicowy wymaga manipulacji ograniczonej do kata 90°. Wynika to z róznicowej pracy elementów termo- czulych. . ¦ • Z kolei czujnik kierunkowy naprowadzany (fig. 3) sklada sie z termoczulego elementu pólprzewodnikowe¬ go 1, umieszczonego w rurce szklanej 13 miedzy uzwojeniami grzejnymi 3a i 3b nawinietymi na tej rurce. Rurka szklana 13 posiada ksztalt zapewniajacy wlasciwy oplyw czujnika oraz ulatwiajacy manipulacje nim i doprowa¬ dzenie na miejsce pomiaru. Jest ona zakonczona rurka metalowa 14, z której jest wyprowadzony przewód 6, sluzacy do polaczenia czujnika z ukladem pomiarowym. Po umieszczeniu tego czujnika w oslonie 7 i wywzorco- waniu go, pomiar sprowadza sie do umieszczenia czujnika w strudze i pomiarze wartosci jego rezystancji przy wlaczeniu kolejno ogrzewania na jedno z uzwojen 3a lub 3b. Po podlaczeniu ogrzewania na jedno z uzwojen 3a lub 3b, czujnik ten umozliwia przeprowadzenie pomiaru kierunku, zwrotu i wartosci predkosci przeplywu w spo¬ sób juz opisany.Odmiana czujnika kierunkowego naprowadzanego (fig. 4) sklada sie z dwóch termoczulych elementów pólprzewodnikowych la i Ib umieszczonych w rurce szklanej 13 i przedzielonych uzwojeniem grzejnym 3 nawi¬ nietym na tej rurce. Rurka 13 ma ksztalt zapewniajacy wlasciwy oplyw czujnika oraz ulatwiajacy manipulacje nim w miejscu pomiaru. Jest ona zakonczona rurka metalowa 14, z której jest wyprowadzony przewód 6 sluzacy do polaczenia czujnika z ukladem. Po umieszczeniu tego czujnika w oslonie 7 i wywzorcowaniu go, moze on pelnic te same funkcje co poprzedniczujnik. .Inny typ czujnika plaszczyznowego jest urzadzeniem bezmanipulacyjnym. Sklada sie on (fig. 5) z czterech równoleglych rurek szklanych 15 -r 18, których konce tworza kwadrat, z nawinietymi na nie uzwojeniami grzej¬ nymi 3a, 3b, 3c i.3d oraz z rurki 19 z termoczulym elementem pólprzewodnikowym 1 umieszczonej na przecie¬ ciu przekatnych tego kwadratu. Calosc jest zamocowana w podstawie metalowej 5, z której wystaje przewód 6, sluzacy do polaczenia czujnika z ukladem pomiarowym.Po umieszczeniu tego czujnika w oslonie 7 i wyzworcowaniu go, moze on sluzyc co pomiaru kierunku zwrotu i wartosci predkosci przeplywu bez koniecznosci dokonywania nim jakichkolwiek manipulacji. Pomiar sprowadza sie do czterokrotnego odczytania wartosci rezystancji czujnika, przy zalaczeniu ogrzewania kolejno na uzwojenia 3a, 3b, 3c i 3d. Odmiana czujnika plaszczyznowego bezmanipulacyjnego (fig. 6) sklada sie z czterech równoleglych rurek szklanych 20 -r 23, tworzacych kwadrat, w którym umieszczone sa elementy pólprzewodni¬ kowe la, Ib, lei Id oraz z rurki 24 z uzwojeniem grzejnym 3 umieszczonej na przecieciu przekatnych tego kwadratu. Calosc jest zamocowana w podstawie metalowej 5, z której wystaje przewód 6 sluzacy do polaczenia czujnika z ukladem pomiarowym.Elementy pólprzewodnikowe tego czujnika moga pracowac indywidualnie, wzglednie w polaczeniu rózni¬ cowym, tworzacym dwie pary czujników usytuowanych na przeciwleglych rogach kwadratu la-Ib oraz lc- Id.Po umieszczeniu tego czujnika w oslonie 7 i wywzorcowaniu go, moze on sluzyc do pomiaru kierunku, zwrotu i wartosci predkosci przeplywu bez dokonywania nim jakichkolwiek manipulacji. Pomiar moze byc sprowadzony do jednorazowego pomiaru rezystancji elementów pólprzewodnikowych, wzglednie pomiaru róznic z dwóch par la-lb i lc—Id. Po umieszczeniu dodatkowego elementu pólprzewodnikowego lc wewnatrz rurki 24 z elemen¬ tem grzejnym 3, czujnik moze sluzyc do ciaglej rejestracji na zewnetrznym rejestratorze wahan kierunku i war¬ tosci predkosci przeplywu w czasie.Czujnik'przestrzenny bezmanipulacyjny (fig. 7) rózni sie od czujnika przedstawionego na fig. 5 jedynie dodaniem dwóch elementów grzejnych 3e i 3f na rurce 19 z termoczulym elementem pólprzewodnikowym 1 oraz posiadaniem w podstawie metalowej 25 otworów 26 zapewniajacych przepuszczalnosc tej podstawy w kie¬ runku równoleglym do rurek szklanych. Czujnik len, po umieszczeniu w oslonie o przepuszczalnosci przestrzen¬ nej 27 (fig. 10) wyposazonej w szczeliny 8 i 28 na pobocznicy i w denkach oraz po wypelnieniu osrodkiem o parametrach zblizonych do osrodka w miejscu planowanych pomiarów, umozliwia pomiar kierunku zwrotu i wartosci predkosci przeplywu bez jakichkolwiek manipulacji czujnikiem, za pomoca 6-krotnego odczytania rezystancji elementu pólprzewodnikowego 1, przy wlaczeniu ogrzewania kolejno na uzwojenia grzejne od 3a do 3f.Inny czujnik przestrzenny bezmanipulacyjny (fig. 8) rózni sie od czujnika pokazanego na fig. 6 jedynie dodaniem dwóch elementów pólprzewodnikowych lf i Ig na rurce 24 z elementem grzejnym 3, symetrycznie do tego elementu oraz posiadaniem w podstawie metalowej 25 otworów 26 zapewniajacych przepuszczalnosc tej oslony w kierunku równoleglym do rurek szklanych. Czujnik ten, po umieszczeniu w oslonie 27 umozliwia pomiar lub rejestracje zmian w czasie kierunku, zwrotu i wartosci predkosci przeplywu w przestrzeni bez zad¬ nych manipulacji czujnikiem i w ukladzie pomiarowym.Pomiar sprowadza sie do ciaglej rejestracji na zewnetrznym rejestratorze róznic wskazan uzyskiwanych z par elementów pólprzewodnikowych la-lb, lc -Id, lf—Ig oraz wartosci rezystancji elementu le.4 94072 PL