SU682810A1 - Capacitance surface sensor - Google Patents

Capacitance surface sensor

Info

Publication number
SU682810A1
SU682810A1 SU762416357A SU2416357A SU682810A1 SU 682810 A1 SU682810 A1 SU 682810A1 SU 762416357 A SU762416357 A SU 762416357A SU 2416357 A SU2416357 A SU 2416357A SU 682810 A1 SU682810 A1 SU 682810A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sensor
electrodes
nozzle
measuring
liquid film
Prior art date
Application number
SU762416357A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Васильевич Чаусов
Виктор Павлович Миронов
Владимир Васильевич Стрельцов
Original Assignee
Ивановский Химико-Технологический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ивановский Химико-Технологический Институт filed Critical Ивановский Химико-Технологический Институт
Priority to SU762416357A priority Critical patent/SU682810A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU682810A1 publication Critical patent/SU682810A1/en

Links

Description

1one

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  измерени  и исследовани  динамики турбулентного движени  взаимодействующих фаз на их поверхности раздела, образуемой пленкой жидкости, движущейс  по контактному элементу и турбулентным потоком газа в массообменном аппарате, в частности, в аппарате с подвижной орощаемой насадкой .The invention relates to a measurement technique, namely, devices for measuring and studying the dynamics of turbulent motion of interacting phases on their interface formed by a film of liquid moving along a contact element and a turbulent gas flow in a mass transfer apparatus, in particular, in a mobile irrigated nozzle.

Известны конструкции датчиков, основанные на измерении диэлектрической проницаемости среды. Известные конструкции не пригодны дл  измерени  амплитуды и частоты смены поверхности контакта взаимодействующих фаз.Known designs of sensors based on measuring the dielectric constant of the medium. Known designs are not suitable for measuring the amplitude and frequency of change of the contact surface of the interacting phases.

Ближайщим к изобретению  вл етс  поверхностный емкостный датчик, содержащий два изолированных друг от друга параллельно установленных электрода. Однако известный датчик обладает низким пределом измер емых толщин пленок и имеет низкую чувствительность. Это св зано с конструкцией датчика, так как емкость его между электродами много больще емкости на концах электродов, в силу чего полезный сигнал имеет небольшую величину. Использование дополнительной усиливающей аппаратуры ведет к искажению полезнойClosest to the invention is a surface capacitive sensor containing two isolated parallel-mounted electrodes. However, the known sensor has a low limit of measured film thicknesses and has a low sensitivity. This is due to the design of the sensor, since its capacitance between the electrodes is much larger than the capacitance at the ends of the electrodes, due to which the useful signal has a small value. The use of additional amplifying equipment leads to a distortion of the useful

информации, а это уменьшает точность измерени .information, and this reduces the measurement accuracy.

Целью изобретени   вл етс  расщирение диапазона измерений и повышение точности .The aim of the invention is to expand the measurement range and improve accuracy.

Дл  этого электроды выполнены в виде параллельных колец щириной 1,5-2 мм, изолированных друг от друга слоем диэлектрика , не превыщающим 0,1 мм, а отношение щнрины электрода к его толщине составл ет не более 20.For this, the electrodes are made in the form of parallel rings with a width of 1.5-2 mm, isolated from each other by a dielectric layer not exceeding 0.1 mm, and the ratio of the electrode width to its thickness is no more than 20.

Указанному соотношению ширины электрода к его толщине соответствует наибольша  чувствительность датчика, так какThe specified ratio of the width of the electrode to its thickness corresponds to the highest sensitivity of the sensor, since

отношение ЛСк (изменение кольцевой емкости ) к Сп (посто нна  емкость между электродами ) возрастает за счет уменьшени  последней. Оптимальна  ширина электрода лежит в пределах 1,5-2 мм, что обусловлено условием фиксации волн наименьшей длины при их максимальной частоте (высокочастотна  составл юща ), накладываемой на низкочастотную несущую волну с максимальной амплитудой.the ratio of LSK (change in the annular capacitance) to Cn (the constant capacitance between the electrodes) increases due to a decrease in the latter. The optimum width of the electrode is in the range of 1.5-2 mm, which is caused by the condition of fixing the waves of the smallest length at their maximum frequency (high-frequency component) superimposed on the low-frequency carrier wave with a maximum amplitude.

Claims (1)

Выбор величины сло  диэлектрика в межэлектродном пространстве не более 0,1 мм определ етс  спектральной характеристикой изменени  толщин пленок жидкости, т. е. амплитудой и частотой при волновом движении пленок жидкости на поверхности насадки. В общем случае дл  любой жидкости Н А Я - ширина электрода; 5 - толщина диэлектрика; е - основание натурального логарифма; К - длина волны высокочастотной составл ющей , накладываемой на несущую; А - максимальна  амплитуда несущей На фиг. 1 представлена конструкци  поверхностного датчика, встроенного заподлицо (со стороны измерительной поверхности ) в электроизол ционный материал с малым тангенсом угла диэлектрических потерь при высоких частотах (например, полистирол ); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 представлены отдельные элементы датчика, образующие в целом элемент посадки с встроенным заподлицо датчиком, на примере шаровой насадки дл  по снени  способа изготовлени  и сборки поверхностного емкостного датчика; на фиг. 4 - блок-схема измерительной цепи. Датчик содержит изол ционный материал 1, электроды 2 в виде колец, межэлектродный слой диэлектрика 3, прорези 4 дл  проводов, соедин ющих датчик с измерительным мостом, тонкий, гибкий экранированный привод 5. На одну из составных частей кольца 1 надеваютс  электроды 2, между которыми находитс  слой диэлектрика 3, при этом припа нные концы гибкого экранированного провода 5 к электродам 2 вставл ютс  в прорези 4 кольца 1. Затем электроды прижимаютс  второй частью составного кольца 1, посаженного на клею растворенного исходного материала. К торцам датчика жестко прикрепл ютс  части элемента насадки 6, образу  в целом сам элемент насадки без изменени  размеров и формы последнего. В центре одной части сферы элемента насадки 6 проходит и жестко закрепл етс  в этом месте экранированный провод 5. Это необходимо, чтобы не нарущать контакт в местах припайки электродов к концам экранированного провода в процессе эксплуатации датчика. На фиг. 4 приведена измерительна  блоксхема , где изображены блок стабилизированного питани  7, генератор высокой частоты 8, высокочастотный резонансный усилитель 9, измерительный высокочастотный мост 10, детектирующий блок 11, регистрирующий прибор 12. Датчик работает следующим образом. Элемент насадки с встроенным емкостным датчиком и частью экранированного гибкого провода, соедин ющего электроды датчика с измерительным мостом 10, помещаетс  в слой подвижной насадки. Длина помещенной части провода выбираетс  такой , чтобы датчик мог свободно перемещатьс  по всему объему аппарата. В режиме развитого псевдоожижени  элемент насадки с встроенным датчиком как и весь слой подвижной насадки совершает пульсационные и циркул ционные движени , но при этом чувствительна  поверхность датчика почти всегда перпендикул рна движению потоков взаимодействующих фаз. При своем движении элемент насадки с встроенным датчиком попадает в зоны с большей или меньшей плотностью орошени , что вызывает посто нное изменение толщины движущейс  пленки жидкости на его поверхности . Кроме того, движуща с  пленка жидкости турбулизируетс  потоком газа. Это также приводит к посто нному ее изменению, а следовательно, к обновлению поверхности контакта фаз. При наличии пленки жидкости на чувствительной поверхности электродов 2 и переменного высокочастотного напр жени , подаваемого на измерительный мост, где датчик включен в одно из его плеч (фиг. 4) образуетс  некоторое распределение плотности линий электрического пол  между жидкой и газовой фазой, причем больша  плотность наблюдаетс  в среде с больщой диэлектрической проницаемостью (в пленке жидкости). При увеличении толщины пленки жидкости силовые линии электрического пол  проход т через нее, вызыва  этим увеличение концевой емкости измерительных электродов . Это увеличение будет до тех пор, пока пленка жидкости не выйдет за пределы распространени  электрического пол . Последнее обусловлено рассто нием между электродами, их формой и размерами. Изменение концевой емкости вызывает разбаланс измерительного моста, который предварительно был сбалансирован при отсутствии пленки жидкости на поверхности датчика при помощи переменного конденсатора Сг (фиг. 4). Питание моста осуществл етс  переменным напр жением, стабилизированным по амплитуде и частоте, выдаваемым блоками 8, 9. Сигнал разбаланса детектируетс  детектирующим блоком 11 и подаетс  на самописец или осциллограф 12. Чтобы исключить нестабильность сигнала измерительной цепи от непосредственного оприкосновени  жидкости с поверхностью увствительного элемента, поверхность его окрываетс  тонким слоем лака, стойкого к кружающей среде и ударам. Таким образом, предлагаемый поверхнотный емкостный датчик позвол ет с высоой точностью измерить динамические хаактеристики поверхности раздела фаз, образуемой пленкой жидкости на поверхности подвижной орошаемой насадки преимущественно тел вращени  в широком диапазоне нагрузок (по жидкой 25- 100 и газовой 1-7 м/с) массообменного аппарата. Формула изобретени  Поверхностный емкостный датчик, содержащий два изолированных друг от друга параллельно установленных электрода, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений и повышени  точности, электроды выполнены в виде параллельных колец шириной 1,5-2 мм, изолированных друг от друга слоем диэлектрика , не превышающим 0,1 мм, а отношение ширины электрода к его толщине составл ет не более 20.The choice of the size of the dielectric layer in the interelectrode space of no more than 0.1 mm is determined by the spectral characteristic of the change in the thickness of the liquid films, i.e. the amplitude and frequency of the wave motion of the liquid films on the surface of the nozzle. In the general case, for any liquid, HAAI is the width of the electrode; 5 - dielectric thickness; e is the base of the natural logarithm; K is the wavelength of the high-frequency component superimposed on the carrier; A - maximum carrier amplitude. In FIG. Figure 1 shows the design of a surface sensor embedded flush (on the measuring surface side) into an electrically insulating material with a low tangent of dielectric loss angle at high frequencies (for example, polystyrene); in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. Figure 3 shows the individual elements of the sensor, forming the whole landing element with a built-in flush sensor, for example, a ball nozzle to clarify the method of manufacturing and assembling the surface capacitive sensor; in fig. 4 is a block diagram of a measurement circuit. The sensor contains insulating material 1, electrodes 2 in the form of rings, an interelectrode layer of dielectric 3, slots 4 for wires connecting the sensor to the measuring bridge, a thin, flexible, shielded actuator 5. Electrodes 2 are put on one of the constituent parts of the ring 1, between which there is a dielectric layer 3, while the soldered ends of the flexible shielded wire 5 to the electrodes 2 are inserted into the slots 4 of the ring 1. Then the electrodes are pressed against the second part of the composite ring 1, planted on the glue of the dissolved starting material. Parts of the nozzle element 6 are rigidly attached to the ends of the sensor, thereby forming the whole nozzle element itself without changing the size and shape of the latter. In the center of one part of the sphere of the element 6, the shielded wire 5 is rigidly fixed in this place. This is necessary so as not to break the contact at the points where the electrodes are soldered to the ends of the shielded wire during operation of the sensor. FIG. 4 shows the measuring block diagram, which shows a stabilized power supply unit 7, a high frequency generator 8, a high frequency resonant amplifier 9, a measuring high frequency bridge 10, a detecting unit 11, a recording device 12. The sensor works as follows. The nozzle element with an integrated capacitive sensor and a portion of the shielded flexible wire connecting the sensor electrodes to the measuring bridge 10 is placed in a layer of the moving nozzle. The length of the placed part of the wire is chosen so that the sensor can move freely throughout the volume of the device. In the advanced fluidization mode, the nozzle element with a built-in sensor, like the entire layer of the moving nozzle, performs pulsation and circulation movements, but the sensitive surface of the sensor is almost always perpendicular to the flow of the interacting phases. As it moves, the nozzle element with an integrated sensor falls into zones with higher or lower irrigation density, which causes a constant change in the thickness of the moving liquid film on its surface. In addition, the motive liquid film is turbulized by a gas flow. This also leads to its constant change, and consequently, to the renewal of the contact surface of the phases. If there is a liquid film on the sensitive surface of the electrodes 2 and the alternating high-frequency voltage applied to the measuring bridge, where the sensor is included in one of its arms (Fig. 4), some distribution of the density of the electric field lines is formed between the liquid and gas phases, with a higher density in a medium with a large dielectric constant (in the liquid film). As the thickness of the liquid film increases, the electric field lines pass through it, thereby causing an increase in the terminal capacity of the measuring electrodes. This increase will be until the liquid film goes beyond the propagation of the electric field. The latter is due to the distance between the electrodes, their shape and size. A change in the end capacitance causes an imbalance of the measuring bridge, which was previously balanced in the absence of a liquid film on the sensor surface with the help of a variable capacitor Cr (Fig. 4). The bridge is powered by alternating voltage, stabilized in amplitude and frequency, outputted by blocks 8, 9. The imbalance signal is detected by the detecting unit 11 and fed to a recorder or oscilloscope 12. To eliminate the instability of the measuring circuit signal from the direct contact of the fluid with the surface of the sensing element, the surface it is covered with a thin layer of lacquer resistant to the circulating medium and impacts. Thus, the proposed surface capacitive sensor makes it possible to measure with high accuracy the dynamic characteristics of the interface surface formed by a liquid film on the surface of a mobile irrigated nozzle, predominantly rotation bodies, in a wide range of loads (for liquid 25-100 and gas 1-7 m / s) for mass transfer apparatus. Claims of the invention Surface capacitive sensor containing two isolated from each other parallel mounted electrodes, characterized in that, in order to expand the range of measurements and improve accuracy, the electrodes are made in the form of parallel rings 1.5-2 mm wide, isolated from each other by a dielectric layer not exceeding 0.1 mm, and the ratio of the width of the electrode to its thickness is no more than 20. Cpuz.3Cpuz.3
SU762416357A 1976-10-22 1976-10-22 Capacitance surface sensor SU682810A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762416357A SU682810A1 (en) 1976-10-22 1976-10-22 Capacitance surface sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762416357A SU682810A1 (en) 1976-10-22 1976-10-22 Capacitance surface sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU682810A1 true SU682810A1 (en) 1979-08-30

Family

ID=20681401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU762416357A SU682810A1 (en) 1976-10-22 1976-10-22 Capacitance surface sensor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU682810A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4086528A (en) Capacitive transducers
KR100955984B1 (en) Pressure sensing device for rheometers
KR950014819B1 (en) Electronic inclinometer
RU2193753C2 (en) Gyroscopic transmitter and device measuring rotation based on its usage
KR930701753A (en) Apparatus and method for measuring dielectric and structural properties of materials
JPH0337501A (en) Electrostatic capacitance type detecting apparatus
CA1112328A (en) Position determining system
JPH0454165B2 (en)
US5315884A (en) Capacitive proximity sensor
SU682810A1 (en) Capacitance surface sensor
JPH0515975B2 (en)
RU2003133914A (en) SENSOR AND METHOD FOR PRESSURE MEASUREMENT
KR101096066B1 (en) Surface acoustic wave sensor, position measurement device and information storage device having the same
US3927552A (en) Underwater strain sensor
SU580489A1 (en) Device for measuring humidity of moving webs
CA2938087A1 (en) Passive pressure sensing
RU1793286C (en) Capacitive pressure transducer
SU905671A1 (en) Pressure pickup
SU958907A1 (en) Liquid and loose media density pickup
SU1163242A1 (en) Device for measuring moisture of material
SU1626208A1 (en) Atmosphereъs vertical electric field transducer
SU1185132A2 (en) Piezoelectric transducer of pressure fluctuations
SU1739225A1 (en) Variable-capacitance pressure pickup
SU901864A1 (en) Device for measuring pressure
RU1577469C (en) Transmitter of angle of slope