SU785708A1 - Способ градуировки преобразователей пульсаций удельной электропроводимости - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области электрических измерений и может быть использовано дл  градуировки и поверки преобраэователеП пульсаций удельной электрической проводимости (УЭП) жидких сред, примен емых в химической промышленности, в исследовани х турбу лентных потоков и в морской кондуктометрии . Известен способ градуировки преоб разователей пульсаций УЭП с помощью динамического эквивалента 1. По этому способу реальный жидкостный поток замен етс  мерой электрической проводимости, значение которой измен етс  по известному закону. Однако грещуировка по этому способу сопровож даетс  большими погрешност ми, так как не учитываютс  искажени  потока телом преобразовател  и его пространственное осреднение.. Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ градуировки преобразователей УЭП с помощью тепловых меток, который основан на введеНИИ в чувствительную зону преобразова тел  неоднородности со значением УЭП отличающимс  от УЭП среды и созданной за счет быстрого локального наг рева лучвм лазера жидкости в движущемс  потоке. Градуировка по этому способу заключаетс  в следующем. На определенном рассто нии Е от преобразовател  вверх по потоку с помощью системы линз в малом объеме жидкости фокусируетс  лазерный луч с энергией пор дка 1 дж. Лазер работает в импульсном режиме с длительностью импульса не более 10 с. Объем нагретой хсидкости (так называема  теплова  метка) участвует в общем конвективном движении всего потока со скоростью V . Локальна  температура меток и частотаИХ следовани  (1-2 Гц) выбираютс  такими,чтобы за врем  теплова  метка вследствиемолекул рной теплопроводности не успела значительно изменить свою УЭП. Обычно перегрев в области преобразовател  составл ет 0,1-0,2 С, что соответствует изменению УЭП на 0,250 ,5% относительно УЭП среды 2. Градуировка преобразователей по этому способу не позвол ет получить-, зависимость выходного сигнала преобразовател  в функции от УЭП метки, а позвол ет оценивать лишь размеры чувствительной зоны по длительности

реакции преобразовател  на тепловую метку.

Цель изобретени  - упрощение, повышение точности и воспроизводимости и обеспечение возможности градуировки всех типов преобразователей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в чувствительную зону Преобразовател  периодически ввод т твердое тело, УЭП которого отличаетс  от УЭП среды, и по амплитуде и частоте реакции преобразовател  суд т о его градуировочной характеристике.

На чертеже Представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит градуируе№лй преобразователь 1, расположенное в чувствительной зоне на рассто нии от него твердое тело 2, приводимое в периодическое движение с помощью двига тел  3. Преобразователь 1 и твердое тело 2 помещаютс  в сосуде с жидкой средой. К выходу преобразовател  1 подключаетс  регистрирующий прибор 5, например шлейфный осциллограф.

Жидка  среда 4 движетс  со скоростью V, что обеспечивает нормальный тепловой режим работы преобразовател  1.

В основе работы преобразователей УЭП как контактного, так и трансформаторного типов лежит измерение ЭДС или тока наведенных в окружающей жидкой среде внешним источником электрического пол  и завис щих от сопротивлени  растекани  преобразовател .

Сопротивление растекани  преобразовател  может быть представлено как R A/«,

где Tf - УЭП окружающей жидкой среды

(см/м);

А - кондуктивна  посто нна  преобразовател , определ ема  его его геометрическими размерами , (м) .

Основна  часть энергии электрического пол , например 90%, сосредоточена вблизи тела преобразовател , в так называемой чувствительной зоне, размеры чувствительной зоны завис т от конструкции преобразовател  и определ ют его чувствительность и пространственную разрешающую способность.

Введение в чувствительную зону неоднородности приводит к изменению сопротивлени  растекани  fituR,что эквивалентно соответствующему изменению УЭП:

-(

Л«

Рассмотрим предлагаемый способ градуировки на примере преобразователей трансформаторного типа.

Из теории работы преобразователей известно, что электрическое поле трансформаторного преобразовател  описываетс  моделью двойного электрического сло . В квазистатическом случае структура пол  определ етс  уравнением Лапласа дл  скс1л рного потенциала Ч :

,

которое в цилиндрических координатах (2,1 ) с учетом осевой симметрии преобразовател  записываетс  как:

1 (2.

0 -J

2. аг f аг I

радиальна  и осева  Е компоненты

осева  Е, напр женности пол  Е св заны с потенцисшом Ч соотношени ми: - дЧ

-aF

г . ЭЧ

Ч--эГГраничные услови  дл  двойного электрического сло  бесконечной мало толщины и диаметром а записываютс  как:

ч

Представим вносимую неоднородность в виде бесконечной плоскости, ограничивак цей чувствительную зону преобразовател  и расположенной на рассто нии h от него, причем ось преобразовател  перпендикул рна плоскости.

На плоскости должны выполн тьс  граничные услови  дл  компонент напр женности , завис щие от электрически свойств плоскости.

Дл  двух предельных случаев решение уравнени  Лапласа дает в случае металлической плоскости радиальна  составл юща  напр женности

0

Обознача  задР разность , где - невозмущенное сопротивление то есть сопротивление растекани  преобразовател  при ,a ft - сопротивление растекани  преобразовател  при наличии плоскости получим, что: ЛИ. 1,7

-PVO

- В случае диэлектрической плоскости ток через плоскость отсутствует и следовате; ьно:

.(г.г)/.

Zeh

Изменение сопротивлени  дН Йо-К-,относительно невоэмущенного сопротивлени  RQ выполн етс  по формуле:

Дй

а.Э Т R«

Аналогичные- формулы получаютс  и дл  контактного преобразовател  при наличии вносимой неоднородности.

Способ градуировки преобразователей УЭП реализуетс  следующим обраэом . в чувствительной зоне преобразовател  на различных рассто ни х от него.8 устанавливаетс  твердое тело, УЭП которого отличаетс  от УЭП среды, и измер ютс  соответствующие значени  растекани  преобразовател . Вычисл   по известному значению кондуктивной посто нной А и статической характеристик преобразовател  Ugy Г(й),где Ugf,, - выходна  реакци  преобразовател , определ ют градуировочную характеристику ) така  градуировочна  характеристика может быть получена дл  контактных и трансформаторных преобразователей с любыми размерами чувствительных элементов, а также дл  преобразователей , построенных на иных принципах и, работающих с наведенным в окружающей среде электрическим полем.

Приведение твердого тела в периодическое движение с частотой Q с помоШью привода, вызывает периодическое изменение рассто ни  от неоднородности до преобразовател  и, следовательно , периодическое изменение эквивалентного значени  УЭП, Амплитуда изменений эквивалентных значений УЭП д« определ етс  рассто нием и соотношением между УЭП среды 2С и УЭП твердого , а частота-изменени  Лэе зависит только от частотыfi.Точность и воспроизводимость установки рассто ни  и частоты С и Л определ ют точность и воспроизводимость эквивалентных значений УЭП и могут быть достаточно высокими. Так как сигнал реакции преобразовател  однозначно определ етс  УЭП среды, то мен   амплитуду и частоту дх по изменению сигнала реакции можно получить динамические градуировочные характе ристики преобразовател , т.е. зависимости

)/ftConst ,

VK ()

Способ помимо определени  градуировочных характеристик позвол ет проводить оценку пространственной разрешгиощей способности преобразователей.

Действительно, мен   значение t от нул  в сторону увеличени , по изменению сигнала реакции преобразовател  легко определить рассто ние, при кото ром вли ние твердого тела перестает

сказыватьс  (например, остаетс  на уровне 99% от невозмущенного эначе ни ). Это рассто ние принимаетс  за оценку пространственного разрешающей способности преобразовател .

Конструктивно предлагаемый способ легко реализуе с . Так, дл  определени  возможности градуировки преобразователей УЭП по предлагаемому способу были проведены экспериментальные исследовани . Определ лось вли ние не0 однородности в воде в виде диска, сочлененного из металлического и диэлектрического полудисков на контактные преобразователи. Диск приводилс  во вращение с частотой от 0,1 до 15 Гц.

5 Эксперименты показали хорошее совпадение амплитуд эквивалентных пульсаций с расчетными соотношени ми. Точность и воспроизводимость градуируемых точек целиком определ лась точностью и воспроизводимостью устанЬв0 ки преобразовател  относительно диска и равномерностью вращени  диска и составл ла 1,5-2%.

Простота конструкций, реализующих способ, отсутствие сложной вспомогаS тельной аппаратуры позвол ет примен ть его дл  градуировки любых типов преобразователей УЭП с достаточной точностью и воспроизводимостью в лабораторных , так и в натурных

3 услови х.

Claims (2)

1.Труды XX научно-технической

O конференции МФТИ, г. Долгопрудныйj .1174.

2.Инженерно-физический журнат ) 5, XJC.VI,, 1974,