SU1019229A1 - Датчик локальной толщины жидкостной пленки - Google Patents

Abstract

1. ДАТЧИК ЛОКАЛЬНОЙ ТОЩИНЫ ЖИДКОСТНОЙ ПЛЕНКИ, содержащий металлическое основание и заделанный в нем заподлицо с поверхностью основани  электроиэолированный кон:тактный щуп, о т л и ч a ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  толщины во шовых пленочных течений на ерацаюцемс  диске, он снаб сен не менее, чем двум  выполненными идентично первому э ектроизолированными контактными щупами, расположени ми в вершинах пр моугольного треугольника, образованного этими щупами, основание датчика выполнено в виде диска, един из катетов треугольника, образованного щупами, ориентирован по радиусу диска, a диаметр 3 отверстий в диске под контактные щупы выбираетс  из соотношение: . гр d 0,3 Л где Л - длина волн на псжерхностй жидкостной пленки; ш максимальна  тощина жидкостной пленю1 На .гребне волны. 2. Датчик по п. 1, о т л и ч a ющ и и с   тем, что, с целью измерени  фазовой скорости волн на поверхности пленки, рассто ние между контактными щупами по катетам треугольника равно 2-3 диаметрам d отверстий ;о to в диске. о -И . ut.f

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  изменений во времени локальных параметров текучей жидкой среды ( толщины сло  жидкости, дли ны и частоты волн на поверхности жидкой среды, фазовой скорости волнового течени , например, при научных исследовадц х, в химической технологии или промышленной теплоэнергетике. Известны устройства дл  измерени  толщины движущейс  жидкостной пленки, основанные на методе касани  и содержащие щуп и микрометрический винт О Однако эти устройства не обеспечивеют достаточной точности измерени  при волновом течении сло  жидкости, так как наличие постороннего элемента в потоке (остри  щупа вносит возмущение в течение жидкостной пленки даже При ее ламинарном течении. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  датчик локальной толщины жидкостной пленки, содержащий металлическое OCHO вание и заделанный в нем заподлицо с поверхнсстью основани  электроизолированный контактный щуп, В качестве основани  датчика использован валок прокатного стана, между Ним и прокатом измер етс  толщина смазочной пленки. Измерение толщины этой пленки осуществл етс  путем измерени  ее электропроводности между электроизоли рованным щупом и металлическим основа нием 21. Однако известный датчик позвол ет измер ть лишь среднее значение жидкостной пленки в то врем  как при волновом ее течении, например, на вращающемс  диске, возникает необходи мость измерени  локальных параметров жидкостной пленки в радиальном ив окружном направлени х и их изменени  времени, которые могут быть измерены известным датчиком.неточно. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  толщины волновых пленочных течений из вращающенс  диске, а так) измерение фазовой скорости волн на поверхности пленки. У(сазанна  цель достигаетс  тем, что датчик локальной толщины жидкостной пленки, содержащий металлическое основание и заделанный в нем заподлицо с поверхностью основани  электроизолированный контактный щуп, снабжён не менее чем двум  выполненными идентично первому электроизолированными контактными р(упами, расположенными в вершинах пр моугольного треугольника, образованного этими щупами, основание датчика выполнено в виде диска, один из катетов треугольника,образованного 01улами, ориентирован П9 радиусу диска, а диаметр d отверстий в диске под контактные щупы выбираетс  из соотношени  5 ff гр 3 0,3 Л где Л - длина волн на поверхности жидкостной пленки; оС.р- максимальна  толщина жидкостной пленки на гребне волны. Кроме того, рассто ние между контактными щупами по катетам треугольника равно 2-3 диаметрам cf отверстий в диске. На фиг. 1 показано расположение контактных щупов на поверхности вращающегос  диска; на фиг. 2 - датчик в разрезе; на фиг, 3 - осциллограмма изменений локальной толщины жидкостной пленки; на фиг. k - схема обработки сигнала датчика. Датчик локальной толщины жидкостной пленки содержит контактные щупы t-3, заделанные в тело металлического основани  - диска и электроизолированные от него слоем диэлектрика 5. На поверхности диска контактные щупы 1-3 расположены по вершинам пр моугольного треугольника , один из катетов которого ориентирован ло радиусу диска. Рассто ние Е между щупами, измеренное пр катетам треугольника, выбираетс  равным 2-3 диаметрам d отверстий в теле диска под электрюизолированные щупы 1-3, а величина диаметра ( отверстий ограничена снизу условием , обеспечивающим линейную зависимость электропроводности датчика от толщины жидкостной пленки, и ограничена сверху условием ,3A дл  предотвращени  осреднени  параметров вогнового течени  жидкостной пленки на поверхности вращающегос  диска. Схема обработки сигналовдатчика одержит разделительный трансформаор 6, перви 4на  обмотка которого ключена в линию питани  датчика, дущую от генератора 7 переменного ока к контактным кольцам 8-9 зарепленным на оси вращени  диска k и присоединенным к какой-либо из пар онтактных «упов, условно изображен- ых на фиг.4 а виде переменного резистора 10. Вто1зична  обмотка трансорматора 6-подключена к входу усилител  U, к выходу которого присо- j единены детектор 12, фильтр 13 и регистратор , например, шлейфовый осциллограф I, питающийс  через выпр митель 15 от сети переменного тока . V, :-;,; Датчик локальной толщины жидкостной пленки работает сЯедьпощим обраПри подведении напр жени  переменного тока от генератора 7 к соотеетствующеЙ паре контактных щупов 1-3 или 2-3 через кольца 8-9 в зависимости от толщинычГ жидкостной пленки на поверхности диска k измен етс  сила тока в этой цепи, так как измен етс  электропроводность пленки между данной па рой щупов, т.е. сопрбтивление резистора 10, 8 результате этого измен етс  и падение напр жени  на контактных щупах датчика. Мгновенное эначение силы тока, протекающего через тонкий жидкостный слой сГ и контактные .щупы, характеризует локальную ТОЛЩИНУ пленки и регистрируетс  на шлейфовом осциллографе Н. Напр жение переменного тока, подав емое на цупы 1-3, не должно превышать I, В дл  предотвращени  разложени  воды в области щупов, благодар  чему исключаетс  выделение пузырьков газа при исследовании жидкостей с ионной, проводимостью. Дл  устранени  пол ризации контактных щупов подводимое к ним напр )кение от генератора 7 должно быть переменного тока, желатель но с частоТой 8 кГц. Высокочастотные пульсации измеренного тока датчика от дел ютс  с помощьк) фильтра 13. Верхн   грачица пропускани  фильтpia 0ь 5рака равной 2 кГц, что позвол ет регистрйровёть в0сь частотный дйа )пленки,так как верхний «редел частоплкни , так как верхний предел частоты следовани  волн на поверхности вра щающегос /диска не превышает, как по-45. казывает эксперимент в данном случае, 1,5 кГц. Благодар  разделительному трансформатору 6, предотвращаетс  шунтирование контактных щупоб в случае использовани  металлического основани  датчика - диска в качестве токосъемного элемента. При,измерении фазовой скорости распространени  волн :на поверхности жидкостной пленки на шлейфовом орциллографе V записывают одновременно две осциллограммы изменени  локальной толцины пленки в функции, времени, дл  чего используютс  одновременно две пары контактных щупов 1-3 и 3-2, кажда  из которых подсоедин етс  через индивидуальную схему обработки сигналов к, соответствукйцему шлейфу осциллографа Но Так как крнтактные щупы в каждой паре смещены на рассто ние В 2-3 д, на осциллограммах может быть определен фазовый сдвиг между гребн ми волн i вычислена фазова  скорость Vфпo формуле где VA - скорость развертки осциллографа; , дЪ - смещение грюбней волн на осциллограммах. Благодар  тому,UTO рассто ние между контактными щупами датчика меньше длины Я волн на поверхности пленки, оказываетс  возможным регистрировать волновое изменение толщины жидкостной пленки над парами контактных щупов по ходу движени  волн как в радикальном, так и в окружном направлени х . Тарировка датчика может быть осуществлена с пом(эдью образцовых пластин фиксированной толщины. Датчик позвол ет более точно определ ть локальную толщину жидкостной пленки при ее волновом движении на поверхности вращающегос  диска.

fOI

4-|5dW«

Г,е««

Claims (2)

1. ДАТЧИК ЛОКАЛЬНОЙ ТОЩИНЫ ЖИДКОСТНОЙ ПЛЕНКИ, содержащий металлическое основание и заделанный в нем заподлицо с поверхностью основания электроиэолированный кон с я тем, что, с целью повышения точности измерения толцины волновых пленочных течений на вращающемся диске, он снабжен не менее, чем двумя выполненными идентично первому электроиэолированными контактными щупами, расположенными в вершинах прямоугольного треугольника, образованного этими щупами, основание датчика выполнено в виде диска, един из катетов треугольника, образованного щупами, ориентирован по радиусу диска, а диаметре! отверстий в диске под контактные щупы выбирается из соотношения:

5сГ гр < <3 < 0,3 λ где λ - длина волн на поверхности жидкостной пленки;

с£р- максимальная толщина жидкостной пленки на .гребне волны.

2. Датчик по π. 1, о т л и чающий с я тем, что, с целью измерения фазовой скорости волн на поверхности пленки, расстояние между контактными щупами по катетам треугольника равно 2-3 диаметрам (Я отверстий ί