SU1749805A1 - Индукционный датчик электропроводности жидкости - Google Patents

Abstract

Использование: океанографи . Сущность изобретени : датчик имеет диэлектрический корпус, в котором установлена проточна  измерительна  трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы . Магнитопроводы трансформаторов выполнены в виде цилиндрических спиралей , охватывающих измерительную трубку. Концы каждой спирали выведены в хвостовик корпуса и замкнуты между собой. В хво- стовикеразмещеныобмотки трансформаторов, охватывающие петлю соответствующего магнитопровода. Петли магнитолроводов расположены в плоскости , проход щей через продольную ось проточной измерительной трубки. 1 ил. СО С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  применени  в океанографии и может быть использовано в системах дл  измерени  и контрол  электропроводности жидких сред.

В океанографической технике наибольшее распространение получили контактные и индукционные датчики дл  измерени  электропроводности. Контактные датчики обеспечивают меньшие габариты и масштаб осреднени , но имеют более сложную технологию изготовлени  (за счет напылени  контактов и их герметизации) и более высокую стоимость (за счет использовани  платины в качестве материала электродов). Индукционные датчики имеют более низкую стоимость и более простую технологию изготовлени , но меньшую чувствительность измерени  по сравнению с контактными при одинаковом масштабе осреднени  и габаритах .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  индукционный датчик электропроводности содержащий корпус, в котором размещены проточна  измерительна  трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформатох| о со

о ел

ры, выводы обмоток которых помещены в хвостовик корпуса.

При погружении датчика в провод щую жидкость образуетс  жидкостной виток св зи , обхватывающий оба трансформатора и проход щий через проточную измерительную трубку. При этом электрическое поле, наводимое возбуждающим трансформатором в исследуемой среде, через виток (контур ) св зи возбуждает магнитный поток в сердечнике (магнито про воде) воспринимающего трансформатора, вследствие чего в его выходной обмотке индуцируетс  ЭДС, величина которой пропорциональна проводимости жидкости.

Недостатком этого датчика  вл етс  недостаточна  чувствительность измерени , обусловленна  тем, что при уменьшении габаритов индукционного датчика соответственно уменьшаетс  поперечное сечение магнитопроводов трансформаторов и (или) количество витков выходной обмотки воспринимающего трансформатора.

Цель изобретени  - повышение чувствительности измерени  индукционного датчика электропроводности жидкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в индукционном датчике электропроводности жидкости, содержащем корпус, в котором размещены проточна  измерительна  трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы, выводы обмоток которых помещены в хвостовик корпуса, магнито- провод каждого трансформатора выполнен в виде цилиндрической спирали, витки которой обхватывают проточную измерительную трубку, концы спирали выведены в хвостовик корпуса и замкнуты между собой, обмотки трансформаторов размещены в хвостовике корпуса на концах спиралей.

Выполнение каждого магнитопровода в виде цилиндрической спирали, концы которой выведены на хвостовик корпуса, позвол ет вынести обмотки трансформаторов из корпуса в хвостовик, расположенный вне заданного масштаба осреднени . Это дает возможность повысить чувствительность измерени  за счет увеличени  количества витков выходной обмотки воспринимающего трансформатора без увеличени  габаритов корпуса, расположенного внутри масштаба осреднени . Повышение чувствительности достигаетс  также за счет комбинации геометрических факторов, площади поперечного сечени , длины и количества витков спирали магнитопровода.

В предлагаемом датчике число витков обмоток трансформаторов, от которых зависит чувствительность датчика, не св зано с размерами рабочей части датчика, расположенной внутри заданного масштаба (объема ) осреднени , что обусловливает повышение чувствительности измерений.

На чертеже показана конструкци  пред:

латаемого датчика.

Датчик содержит корпус 1, проточную измерительную трубку 2, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы. Корпус 1 обхватывает часть магнитопроводов 3 и 4

трансформаторов, которые, в свою очередь, обхватывают проточную измерительную трубку 2. Друга  часть магнитопроводов 3 и 4 с обмотками 5 и 6 расположена внутри хвостовика 7 корпуса 1.

Измерительна  трубка 2, например, внешним диаметром 6 мм, длиной 30 мм и толщиной стенки 0,5 мм выполнена из си- талла. Ситалл позвол ет обеспечить мини- мальное вли ние температуры и гидростатического давлени  на коэффициент формы трубки. Указанные геометрические размеры позвол ют обеспечить минимальный масштаб осреднени  с учетом требуемой промываемое™ трубки.

В качестве материала магнитопровода

используетс , например, сплав 79НМ с магнитной проницаемостью около 50000 Гн/м и с индукцией насыщени  не менее 0,75 Тл. Кажда  спираль содержит, например, по 5 витков магнитопровода сечением, например , 2x2 мм, которые приклеены к трубке 2 и защищены эпоксидным компаундом, выполн ющим функцию корпуса. Диаметр витков спиралей магнитопроводов одинаков и соответствует внешнему диаметру трубки 2.

Часть хвостовика длиной 30 мм также выполнена из компаунда дл  того, чтобы снизить вли ние металлической (титановой) части хвостовика на точность измерений.

Напр жение питани  и количество витков возбуждающей обмотки 5 выбираютс  исход  из того, чтобы обеспечить величину индукции, близкую к значению индукции насыщени , но не искажающую форму гармонического сигнала. Например, при витков обмотки 5 напр жение 10 В (форма которого контролируетс  по осциллографу) позвол ет создать индукцию около 0,6 Тл. Воспринимающа  обмотка 6 имеет

витков провода ПЭВ-2 0,1 мм.

Чувствительность устройства ориентировочно определ етс  выражением

.55

и -и We . Q . . „

ивых-ипитгдтг Л - -i Кф К

W5

где Увых и Кгш - напр жение на выходе обмотки 6 и напр жение питани ;

f - частота питающего напр жени ;

fio магнитна  проницаемость вакуума;

/и, - относительна  магнитна  пронйц - емость магнитопровода;

п - число витков магнитопровода в спи- рал и;

S - площадь поперечного сечени  магнитопровода;

I - длина магнитопровода;

Кф - коэффициент формы трубки;

АС- удельна  электропроводность.

На магнитолроводах могут располагатьс  дополнительные обмотки, св занные со схемой измерени , например дл  измерени  температуры. Предлагаемый датчик может быть включен в известную схему измерени  электропроводности. Как правило, примен етс  компенсационна  схема измерени . При использовании ЭВМ возможно непосредственное измерение выходного сигнала с обмотки 6 с учетом вли ющих факторов: кривой намагничивани , температуры , давлени  магнитолроводов и т.д.

Датчик работает следующим образом.

Одна из обмоток 5 запитываетс  пере- менным током частотой 10-16 кГц. Этот ток

создает переменный магнитный поток в магнитопроводе, который наводит переменную олектрическую ЭДС в витке воды, охваты вающем измерительную трубку 2. Пропорциональный проводимости витка воды переменный ток создает переменный магнитный поток в магнитопроводе 3 и ЭДС в обмотке 6, котора  пропорциональна проводимости витка воды.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Индукционный датчик электропроводности жидкости, содержащий корпус, в котором размещены проточна  измерительна  трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы, выводы обмоток которых помещены в хвостовик корпуса, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности измерени , магнитопровод каждого трансформатора выполнен в виде цилиндрической спирали, витки которой обхватывают проточную измерительную трубку, концы спи- рйли выведены в хвостовик корпуса и замкнуты между собой, обмотки трансформаторов размещены в хвостовике корпуса на концах спиралей.