SU754310A1 - Измеритель скорости потока жидкости 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости потока жидкости или газа, а также их расхода.

Известно устройство для измерения скорости потока, состоящее из обтекаемого тела, укрепленного на конце соединительного штока, который помещен в защитную трубку. Другой конец соединительного штока закреплен в корпусе измерителя.Действие измерителя основано на преобразовании скорости движения жидкости в силу, измеряемую с помощью тензорезисторов, укрепленных на соединительном штоке [1] .

Недостатком этого устройства -является зависимость результатов измерения от температуры.

Известно механотронное устройство для измерения скорости потоков жидкости и газа, состоящее из обтекаемого тела-шара, установленного на конце удлинительного штока, другой конец которого закреплен в корпусе измерителя, кроме того, удлинительный шток вставлен в защитную трубку, которая предохраняет его от воздействия потока жидкости. Перемещения

2

удлинительного штока воспринимаются первичными преобразователями - механотронами, которые изолированы от действия гидростатического давления 5 при помощи разделительной мембраны. Сигналы с механотронов измеряются регистрирующим блоком [2] .

Действие этого измерителя скорости основано на преобразовании силы, действующей на обтекаемый потоком жидкостный шар, в перемещении сетки мехакотроно.

Основным недостатком его является погрешность, вызванная наличием раз15 делительной мембраны, необходимой для изоляции первичных преобразователей (механотронов) от влияния большого гидростатического давления, и малой жидкостью мембраны механотрона. На20 личке разделительной мембраны исключает применение измерителя скорости при гидростатических давлениях, более чем 0,2т0,3 -атм. И также требует тарировки прибора при различ25 ных гидростатических давлениях, а малая жесткость мембраны механотрона ограничивает быстродействие и снижает чувствительность измери.теля. Для того, чтобы повысить точность пре30 образования скорости потока жидкости

3

7543104

в измеряемый сигнал, необходимо повысить жесткость первичных преобразователей и устранить разделительную мембрану, необходимую для изоляции первичных преобразователей от влияния большого гидростатического давления.

Целью изобретения является повышение точности измерений скорости потока жидкости и -газа.

Поставленная цель достигается тем, что первичные преобразователи выполнены в виде двух дифференциальных пьезооптических датчиков одноактного давления с чувствительными элементами, изготовленными из пъезооптического материала, двупрелощление которого не зависит от действия гидростатического давления.

В качестве такого материала может быть использован кристалл твердого раствора ортофосфата ортованадия свинца.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство.

Преобразователь содержит (см. фиг.1) обтекаемое тело 1, прикрепленное к удлинительному штоку 2, который помещен в защитную трубку

3. Второй.конец штока 2 закреплен в центре торцовой части корпуса 4 датчика. Кроме того, в торцовой части корпуса 4 сделаны четыре полых выступа, симметрично расположенных относительно двух взаимно перпендикулярных осей, проходящих через центр торцовой части (см.фиг.2). Между боковыми стенками выступов и штоком 2 установлены чувствительные элементы 5 и 6 дифференциальных пьезооптических датчиков одноосного механического давления. Элементы 5 и 6 установлены под углом 90° друг к другу и, кроме того, каждый чувствительный элемент состоит из двух частей, расположенных вдоль одной оси, так что при действии потока жидкости на шар одна часть чувствительного элемента растягивается,

а другая сжимается (см.фиг.2).Такое расположение чувствительных элементов дает возможность измерять скорость движения потока жидкости по двум взаимно-перпендикулярным компонентам.

Каждый чувствительный элемент 5 и 6 снабжен своей поляризационнооптической системой, элементы которой расположены внутри противолежащих выступов торцовой части корпуса

4. Поляризационно-оптическая система пьезооптических датчиков (см.фиг.2) состоит из поляризаторов 7 и 8, фаэосдвигающих цепочек 9 и 10, анализаторов 11 и 12 и четырех фотоприемников 13-16. Причем фотоприемник 13 дифференциально включен с фотоприемником 15, а фотоприемник 14 — дифференциально с фотоприемником

16. Свет от источника оптического излучения 17 через светоотделитель 18, который делит световой поток на четыре одинаковых луча, отклоняющие призмы 19-22, поляризаторы 7 и 8, попадает на фокусирующие линзы 23-36, установленные в стенках выступов так, что лучи света, проходя через них, попадают в центры соответствующих частей чувствительных элементов 5,6 и далее через фокусирующие линзы 27-30 в противоположных выступах, фазосдвигающие цепочки 9 и 10, анализаторы 11 и 12 на фотоприемники 13-16, сигналы с Которых измеряются блоком регистрации 31. Фокусирующие линзы 23-30 установлены в выступах так, что обеспечивают полную герметизацию внутренней части измерителя от влияния гидростатического давления. Конструкция измерителя' скорости такова,что чувствительные элементы

5 и 6, которые выполнены из пьезооптического материала - кристаллов твердого раствора ортофосфата ортованадата свинца, находятся под действием гидростатического давления жидкости, скорость потока которой измеряется, а элементы поляризационно-оптической системы, фотоприемники, светоделитель, источник света и блок регистрации 31 - внутри корпуса 4 измерителя скорости.

Устройство работает следующим образом.

Поток жидкости, воздействуя на обтекаемое тело 1, через удлинительный шток 2, вызывает напряжение сжатия и растяжения в элементах

6 и 5. В результате происходит изменение двупреломления- каждого луча, проходящего через чувствительные элементы 5 и 6, и интенсивность света приходящего на фотоприемники 13-16 изменяются, следовательно, и изменяется сигнал на выходе фотоприемников 13-16. Это изменение сигнала измеряется блоком регистрации 31. Фазосдвигающие цепочки 9 и 10 необходимы для вывода· рабочей точки измерителя скорости на линейный участок характеристики пьезооптических датчиков одноосного механического' давления. Так как чувствительные элементы 5 и 6 воспринимают деформации удлинительного штока 2, которые зависят от скорости, потока жидкости и не реагируют на изменения глубины погружения, то точность преобразования скорости потока жидкости в измеряемый бигнал с.помощью предложенного устройства выше.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Измеритель скорости потока

   жидкости, содержащий обтекаемое тело5

   754310

   6

   шар, удлинительный шток, защитную * трубку, корпус, два первичных преобразователя, установленных перпендикулярно друг к другу и к оси потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, первичные преобразователи выполнены в виде двух дифференциальных пьезооптических датчиков одноосного давления с чувствительными элементами, изготовленными из пьеэооптического материала, двупреломление которого не зависит от действия гидростатического давления.
2. 2. Измеритель скорости потока

   жидкости по п.1, отличающийся тем, что чувствительный

   элемент изготовлен из кристаллов

   твердого раствора ортофосфата ор5 тованадата свинца.