SU1521294A3

SU1521294A3 - Способ обнаружени обледенени поверхности и устройство дл предупреждени об образовании льда

Info

Publication number: SU1521294A3
Application number: SU3976888A
Authority: SU
Inventors: Люстенбергер Мартин
Original assignee: Вибро-Метер С.А. (Инопредприятие)
Priority date: 1984-02-27
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1989-11-07
Also published as: JPS62132148A; ATE43731T1; US4570881A; EP0229858B1; EP0229858A1; CA1250926A; CH656015A5; DE3570777D1; JPH0556831B2

Abstract

Изобретение касаетс обнаружени образовани льда Целью изобретени вл етс повышение функциональной надежности обнаружени образовани льда на поверхности Устройство дл предупреждени об образова НИИ льда содержит диафрагму 2, котора отрегулирована на одну из своих резонансных частот с помощью пьезоУ 7 8 электрического преобразовател 3оДиафрагма 2 термически св зана с металлической пластинкой 4, котора поочередно охлаждаетс н нагреваетс соответственно ниже и выше температуры окружающей среды с помощью элементов Пельтье 8, которые соединены с генератором 1 1 посто нного тока. Блок управлени 12 измер ет изменение резонансной частоты, которое вызываетс образованием и отложением льда на диафрагме 2 в течение периодов охлаждени или нагревани , и формирует сигнал тревоги каждый раз, когда изменение в этйй частоте достигает и/или превышает заранее установлен- ную величину. Блок управлени 12 также регулирует длительность, величину и направление тока от генератора 11 посто нного тока в зависимости от температуры окружающей среды и температуры самой диафрагмы 2 2с. - 2 ЗоП. ф-лы, 3 ило (Л сд tc ic ср й 5 см //

Description

Изобретение касаетс обнаружени образовани льда

Целью изобретени вл етс повышение функциональной надежности обна- ружени образовани льда на поверхности за счет возможности ползгчени предупреждающей информациио

На фиго приведена схема устрой- CTBaj на фиг о 2 и 3-датчик устройс т- ва, варианты.

Устройство (фиГоО содержит датчик 1, который содержит чувствительный элемент в виде диафрагмы 2,пьезоэлектрический преобразователь 3, металлическую пластинку 4, изолирующие кольца 5 и 6, ребристый тепло- вод 7, элементы 8 Пельтье Устройство также содержит автогенератор 9, проводы 10, с помощью которых осу- ществл етс соединение диафрагмы 2 и пьезоэлектрического преобразЬва- тел 3 с автогенератором 9, которые образуют блок возбуждени колебаний (не показан) о . Устройство содержит также генератор 11 посто нного тока, который вместе с элементами 8 Пельть обра.зует регул тор температуры (не показан), блок 12 управлени ,который может быть выполнен, например, . на микропроцессоре фирмы AWJDS (, № PY 5293), датчик 13 температуры окружающей среды, датчик 14 температуры диафрагмы.

Датчик 1 (фиго2) содержит электро динамический преобразователь,вьшол- ненный в виде индуктивного устройства 15ь

Датчик 1 (фиГоЗ) содержит магни- тострикционный преобразователь (не показав), выполненный на магнито- стрикционном элементе 16 и катушке 17 „

Блок 12 управлени имеет первый информационный вход 18, соответст- вующий входу А5В микропроцессора AWJDS, второй информационный вход 1 соответствующий входу А4С микропроцессора , управл ющий вход 20, соответствующий входу А4В микропроцессо pa, информационный выход 21, соответствующий выходу А9В микропроцессора , управл ющий выход 22, соответствующий выходу В14С микропроцессорао

Резонансна частота диафрагмы 2 вместе с пьезоэлектрическим преобразователем 3 выражаетс через зависимость

-г-ь

где IJL) пульсаци 21 (частота);

f - упруга посто нна ;

m - масса

Из формулы имеютс в виду два различных случа : когда диафрагма установлена (отрегулирована) на вибрацию на своей основной частоте резонанса и когда диафрагма 2 установлена на вибрацию на более высокой гармонике , чтобы поверхность вибрирующей диафрагмы 2 составл ла какое-то конкретное число узлов и антиузлов„ В первом случае, если на диафрагме 2 образуетс слой, льда, тогда из-за скапливани здесь льда, увеличиваетс обща масса m диафрагмы 2 и пьезоэлектрического преобразовател 3, а в соответствии с указанной формулой частота автогенератора 9 уменьшаетс Во втором случае слой льда,который образуетс на диафрагме 2, повышает ее жесткость, а следовательно, и увеличивает величину, fo Этот эффект предопредел ет ситуацию,когда соответствующее увеличение массы m приводит к соответствующему повьше- нию частоты автогенератора 9оВторой случай как бы фиксирует факт отложени льда только на диафрагме 2,что об зательно обуславливает повьш1ение час.тоты автогенератора 9, тогда как отложение здесь же других веществ, например воды, масла или гр зи,всегда обуславливает уменьшение частоты автогенератора 9, что св зано в данном сл5Д1ае с неизбежным увеличением массы Шо Следовательно, изобретение проводит четкую грань и различие между образованием льда, о.чем всегда (за исключением первого случа ) свидетельствует повьш1ение частоты автогенератора .9, и присутствием здесь других элементов, например воды,масла или гр зи, о чем свидетельствует понижение частоты автогенератора 9о Любое изменение в частоте автогенератора 9 измер етс с помощью блока 12 управлени , если это колебание достигает и/или превышает заранее уста- новленную величину, тогда блок 12 управлени формирует сигнал тревоги, который предупреждает о большой веро тности образовани естественного льда-на поверхности, когда температура окружающей среды близка к точке замерзани , или о наличии кристаллов

льда, которь е прилипают к поверхности , когда температура окружающей среды ниже точки замерзани Явл етс предпочтительным удерживать резонансную частоту диафрагмы в пределах 1 - 20 кГц

Генератор 11 посто нного тока соединен с элементами 8 Пельтье и вьщает электрический ток, длительность , величина и направление которого определ ютс блоком 12 управлени в виде функции результатов измерени температуры окружающей среды датчиком 13 температуры окружающей среды и температуры дйафрагмь ; измер емой датчиком 14 температуры диафрагмы Дл какого-то конкретного направлени потока электрического тока генератора 11 посто нного тока элементы .8 Пельтье охлаждают диафрагму 2 на несколько градусов ниже температуры окружающей среды Тп, а если температура окружающей среды находитс около точки замерзани , тогда на диафрагме 2 может образоватьс слой льда, котор ый повышает или понижает частоту автогенератора 9« По истечении какого-то периода времени пол рность направлени потока электрического тока генератора 11 посто нного тока измен етс на обратную, и элементы 8 Пельтье теперь уже нагревают диафрагму 2 до температуры, котора на несколько градусов вьппе температуры окружающей среды, чтобы обеспечить та ние ранее образовавшегос на диафрагме 2 льда, Чередование фаз охлаждени и нагревани может быть периодическим, а длительность этих фаз равна, например, нескольким дес ткам секундо Это будет обеспечивать периодическое повторение измерени частоты автогенератора 9о Датчик 1 имеет относительно небольшие размеры, благодар чему его теплова инерци мала , а фазы охлаждени и нагревани диафрагмы 2 .практически мгновенно следуют за изменени ми направлени потока электрического тока от генератора 11 посто нного тока на обратное,- что дает возможность устройству подавать сигнал тревоги еще до момента образовани естественного льда,

На практике образование льда может происходить при очень низких температурах , например, при - 20 или -40 С, причем образование естествен5

0

ного льда происходит не в течение фазы охлаждени диафрагмы 2, а в те- чение фазы нагревани о И тем не менее , во всех случа х частота автогенератора 9 понижаетс , если диафрагма 2 находитс в вибрирующем состо нии на своей основной частоте резонанса , частота автогенератора 9 повыQ шаетс , если эта диафрагма 2 начинает вибрировать на более высоких гармониках Если температура окружающей среды повьшаетс вьше заранее установленной величины, при которой нет риска естественного образовани льда, тогда вс система выключаетс блоком.12 управлени

На фйГо показан момент, когда диафрагма 2 находитс в состо нии вибрации , причем эта вибраци вызвана пьезоэлектрическим преобразователем 3. На фиг о 2 показан момент, когда диафрагма 2 также может начать вибрировать электродинамическим образом в результате воздействи индуктивного устройства 15, прикрепленного к металлической пластинке 4, котора соединена с автогенератором 9,индуктивное устройство 15 отделено от ди0 афрагмы 2 зазором, а сама диафрагма 2 может быть представлена каким-то магнитным материалом. На фигс, 3 показан еще один вариант устройства,которое может вызьгеать вибрирование диаф- рагмь. S данном случае к диафрагме 2 крепитс магнитострикцйонный элемент 16, который отрегулирован на вибрирование в результате воздействи на него катушки 17, котора соединена с автогенератором 9 о Образуемые в магнитострикционном элементе 16 механические вибрации передаютс на диафрагму 2 с той же частотой, В данном случае имеетс также возможность нагревать диафрагму 2 с помощью электрического тока с относительно высокой интенсивностью или с помощью

5

0

5

гор чего газа, который подаетс к датчикам 1 через систему трубопроводов Подобную же систему трубопроводов можно использовать и дл охлаждени диафрагмы 2, причем по этим трубопроводам циркулирует либо охлаждающий газ, либо охлаждающие жидкости

Claims

Формула изобретени

1 о Способ обнаружени обледенени поверхности, основанный на ратмещении на контролируемом объекте чувствительного элемента в виде ди- афрагмы, характеризующейс резонансной частотой колебаний, возбуткдени в диафрагме колебаний указанной резонансной частоты, контроле параметров резонансных колебаний диафрагмы путем сравнени параметров резонансных колебаний диафрагмы с заданными значени ми и при их отклонении от заданного значени - формировании сигнала тревоги, отличающий с тем, что, с целью повышени функциональной надежности обнаружени образовани льда на поверхности за счет возможности получени предупреждающей информации, одновременно измер ют температуру окружающей среды,а в зоне поверхности диафрагмы измер ют температуру диафрагмы, формируют управл ющее воздействие на диафрагму в виде поочередного и неоднократного охлаждени ниже температуры окружающей среды и нагрева диафрагмы выше температуры окружающей .среды, если она близка или ниже точки замерзани

2„. Устройство дл предупреждени об образовании льда, содержащее чувствительный элемент в виде диафраг- мы, соединенной с контролируемым объектом в области, подверженной естественному обледенению, и с блоком возбуждени колебаний, о т л и ч а-ю щ е е с тем, что, с целью повыше0

5

0

5

0

5

ни функциональной надежности устройства , в него введены датчик температуры окружающей среды, датчик температуры диафрагмы, регул тор температуры , блок управлени , выход датчика температуры окружаклцей среды соединен с первым информационньгм входом блока управлени , датчик температуры диафрагмы соединен с диафрагмой, а его выход соединён с вторым информационным входом блока управлени , выход блока возбуждени колебаний соединен с управл ющим входом блока управлени , управл ющий выход которого соединен с управл ющим входом регул тора температуры, информационный выход блока управлени подключен к индикатору

Зо Устройство по По2, о т л и - чающеес тем, что блок возбуждени колебаний содержит автогенератор и либо пьезоэлектрический, либо магнитострикционный, либо электродинамический преобразователь,который подключен к входу управлени автогенератора , выход которого вл етс выходом блока.

4 Устройство попо2, отличающеес тем, что регул тор температуры содержит генератор посто нного тока и элементы Пельтье, управл емый вход элементов Пельтье соединен с выходом генератора посто нного тока, вход генератора посто нного тока вл етс входом регул тора

8

:г4

1,ЧL b L. ч

Х

f Y Ч f xl - f

Фиг.З