SU899180A1 - Гидроэлектрический датчик - Google Patents

Description

(5) ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

I

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  непрерывного контрол  размеров движуцихс  изделий, например проката в процессах непрерывной про .катки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  гидроэлек-. трический датчик, содержащий трубу, подвод щую электропроводную жидкость, насадку,  вл ющуюс  электродом, формирующим свободную струю из электропровод щей жидкости, и электрод, выполненный в виде, оголенного конца проводника с водостойкой изол цией, расположенной коаксиально в свободной струе электропровод щей жидкости. Датчик такой конструкции обладает высокой эксплуатационной надежностью в т желых металлургических услови х Р .

Однако в известном датчике точность и стабильность преобразовани 

линейного размера в электрический сигнал недостаточна. При подключении струи датчика к генератору электрической энергии переменного тока на границах контакта струи с металлическим электродом - насадкой и металлом контролируемого издели  возникают скачки электрического напр -. жени . Предельные значени  скачков потенциала на границах контакта + 0...3. Скачок напр жени  образуетс  на двойном электрическом слое, который может быть уподоблен электрическому конденсатору, одной обкладкой которого  вл етс  электрод, а другой - слой прилегающих к Электроду ионов. Эти напр жени  суммируютс  напр жени ми электрических сигналов информации образующихс  на участках струи Е и Е2 . Ввиду большой разницы длин участков струи Е и

2 а также различи  геометрической формы и площади контактных зон струи

(у насадки - полость, у измер емого

издели  - плоскость) образующиес  скачки напр жени  оказывают различное воздействие на участки струи 2 и Е2 представл ющие электрические сопротивлени  плеч измерительного моста. Кроме того, величина скачка напр жени  в приэлектродной зоне зависит от концентрации раствора, температуры, наличи  специфической адсорбции, а также от силы посто нного тока, проход щего через границу раздела электрод-раствор. Все эти вли ющие факторы трудно контролировать и стабилизировать в реальных услови х эксплуатации гидроэлектрического датчика.

Цель изобретени  - повышение точности и стабильности преобразующей характеристики гидроэлектрического. датчика.

Эта цель достигаетс  тем,что датчиJK снабжен подвод щим патрубком, трубкой из изол ционного материала, штуцером, электродом-насадкой, опорным патрубком, электродом в виде оголенного конца проводника с водостойкой изол цией, расположенного коаксиально в сободной струе электропроводной жидкости, источником питани , двум  усилител ми, а также дополнительным проводником, установленным совместно с первым по оси струи и образующим своей оголенной частью второй дополнительный электро охватывающий проводник по кольцевой образующей, причем первый проводник выступает из насадки больше, чем второй дополнительный проводник.

На фиг. 1 изображен гидроэлектрический датчик; на фиг. 2 - эквивалентна  электрическа  схема датчика; на фиг. 3 и - векторна  диагпамма напр жений.

Датчик состоит из подвод щего патрубка 1j соединенного с трубкой 2 из изол ционного материала, котора  соединена со штуцером 3 насадки-электрода k, закрепленной на опорном изол торе 5. Через уплотнительное устройство 6 в насадку вве даны два параллельных проводника 7 и 8, покрытых водостойкой изол цией. Оба проводника наход тс  у оси струи и выступают из насадки, один - на рассто нии , а другой - на F ее торца. Концы тонких проводников очищены от изол ции и образуют размеиенные коаксиально в струе 9

электроды 10 и 11, причем электрод 10 своей оголенной частью охватывает по кольцевой образующей проход щей совместно с ним изолированный проводник. Источник питани  12 подсоединен одним полюсом к заземленному патрубку 1 к рольгангу 13, а другим - к электроду-насадке Ц. Проводники 7 и 8 подсоединены ко входам усилителей 14 и 15 с большим входным сопротивлением. Общий провод усилителей подключен к электродунасадке 4 через резисторы R и R ,  вл ющиес  нагрузочными элементами эмиттерных повторителей. Датчик располагают над транспортируемой полосой 1б.

При замыкании струи 9 на поверхность контролируемого проката 1б, перемещаемого по рольгангу 13, стру  оказываетс  подключенной к источнику питани  12. В осевом направлении струи устанавливаетс  некоторый градиент напр жени , который зависит от суммарной длины струи напр жени  источника питани  12 и нестабильности скачков электрического напр жени  на границе контакта струи с металлическим электродом-насадкой k и поверхностью контролируемого издели  16. При соотношении длины струи к ее Д1 аметру, равному дес т1, которое обычно примен етс  в гидроэлектрических датчиках, можно пренебречь вли нием проводников 7 и 8 миниатюрных электродов 10 и 11, помещенных в струю. Эквивалентную электрическую схему датчика можно представить как последовательное соединение конденсаторов,образованных емкостью двойного электрического сло  и омического сопротивлени  раствора , сформированного в струю. На фиг.2 представлена эквивалентна  электрическа  схема с использованием иг.точника переменного тока, где С - эквивалентна  емкость, образованна  на границе контакта струи с насадкой; С - эквивалентна  емкость образованна  на границе контакта струи с измер емой полосой; U. падение напр жени  на емкостном сопротивлении струи в зоне контакте с насадкой; . падение напр жени  на емкостном сопротивлении s зоне контакта с полосой; Ug - общее падение напр жени  на участке струи, опред- л емом положением электрода 10 5 относительно торца электрода-насадки 4; Ug +Ug - оГщее падение напр жени  на участке струи, определ е мом положением электрода 11 относи .тельно торца электрода-насадки ; 1) падение напр жени  на участке струи между электродами 10 и 11; Ug - общее падение напр жени  на участке струи между электродом 11 и заземленным полюсом источника пит ни  12; Up - напр жение источника питани  переменного тока. На фиг. 3 представлена векторна  диаграмма напр жений на участках струи гидроэлектрического датчика, соответствующа  конкретным парамет рам свойств электропроводной жидкос ти в случае, когда эквивалентна  емкость GI на границе контакта стр с насадкой в два раза меньше, Мем на границе контакта струи с измер е мой полосой С(-| . Если под,вли нием произвольного неконтролируемого фактора в системе электрод-стру  произойдет, например увеличение падени  напр жени  на эквивалентных емкост х и U , как представлено вектороной диаграммой на фиг. it, то в соответствии с этим изменением происходит сущес венное увеличение падени  напр жени  на участках струи 2 и + , , заданных длиной двух выступающих из насадки проводников. В то же врем  на участке струи длиной g падение напр жени  практически сох ран етс  неизменным. Из сопоставлени  фиг. 3 и фиг. k можно записать ё.и, (2) .Uf/ ( 3) (М ue.cue Следовательно, использование тол ко одного электрода, установленного е струю, приводит к неоднозначному воздействию вли ющего фактора на эталонный, примыкающий к торцу насадки участок струи. Практически фактор :1еконтролируемого напр жени  и и,. вносит существенные колеб См t. и ни  только на эталонном участке струи, 3 на преобразующем участке струи его вли ние почти не отражаетс . Это приводит к снижению точности и стабильност.и преобразовани  0 6 Дл  обеспечени  практически одинакового вли ни  неконтролируемых изменений напр жени  на эталонный участок и преобразующую струю в конструкцию датчика введен дополнительно миниатюрный кольцевой электрод 10, охватывающий изолированный проводник первого дополнительного миниатюрного электрода и раздел ющий струю совместно с ним на три участка 1, . Электрический сигнал, соответствующий первому участку струи длиной 2., снимаетс  электродом 10 и проводником 8 подключаетс  на вход согласующего.усилител  15, выполненного по схеме составного эмиттерного повторител , обладающего большИМ входным сопротивлением . На нагрузочном резисторе R. этого усилител  выдел етс  напр жение ир. -лЭлектрический сигнал, соответствующий суммарной длине участка струи о снимаетс  с электрода 11 и проводником 7 подключаетс  на вход согласующего усилител  , идентичного по параметрам с усилителем 15. На нагрузочном резисторе R2 выдел етс  напр жение Up + g.,. Нагрузочное резисторы R и R, лителей 1 и 15 включены по дифференциальной схеме, чт(1 позвол ет получить разность двух сигналов, поступающих с миниатюрных электродов. Эта разность соответствует напр жению Uf , образующемус  на втором участке струи длиной Р. и используемой в качестве эталонного плеча измерительного моста. Таким образом, при установке двух дополнительных электродов, размещенных в струе, функцию эталонного плеча моста выполн ет участок струи , который пространственно удален от торца насадки, а преобразующего плеча моста - участок струи ,,, причем оба они подвержены ослабленному вли нию неконтролируемых факторов в системе электрод-раствор. Такое техническое решение, нар ду с высокой эксплуатационной надежностью в т желых металлургических услови х, позвол ет повысить точность и стабильность преобразующей характеристики гидроэлектрического датчика. формула изобретени  Гидроэлектрический датчик, включающий подвод щий патрубок, трубку

из изол ционного материала, штуцер, электрод-насадку, опорный изол тор, электрод в виде оголенного конца проводника с водостойкой изол цией, расположенного коаксиально в свободной струе электропроводной жидкости , источник питани , два усилител  и двй резистора, примем подвод щий патрубок соединен со штуцером электрода-насадки , источник питани  подсоединен одним полюсом к заземленному патрубку и рольгангу, а другим - к электроду-насадке, проводник соединён со входом усилител , выход которого через резистор соединен с электродом-насадкой , отличающийс   тем, что, с целью повышени 

Фиг.1

точности и стабильности преобразующей характеристики, он снабжен дополнительным проводником, установленным совместно с первым по оси струи и образующим своей оголенной частью дополнительный электрод, охватывающий первый проводник по кольцевой образующей, причем первый проводник выступает из насадки больше, чем дополнительный проводник, а дополнительный проводник через вторые усилитель и резистор соединен с электродом - насадкой.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 622525, кл. В 21 В 37/00, 1977.

фиг-2

Claims (1)

1. формула изобретения

   Гидроэлектрический датчик, включающий подводящий патрубок, трубку

   7 899П из изоляционного материала, штуцер, электрод-насадку, опорный изолятор, электрод в виде оголенного конца проводника с водостойкой изоляцией, расположенного коаксиально в свобод- ₅ ной струе электропроводной жидкости, источник питания, два усилителя и двс1 резистора, причем подводящий патрубок соединен со штуцером электрода-насадки, источник питания подсое- ю динен одним полюсом к заземленному патрубку и рольгангу, а другим - к электроду-насадке, проводник соединен со входом усилителя, выход которого через резистор соединен с электродом-насадкой, отличающийс я. тем, что, с целью повышения

   О 8 точности и стабильности преобразующей характеристики, он снабжен дополнительным проводником, установленным совместно с первым по оси струи и образующим своей оголенной частью дополнительный электрод, охватывающий первый проводник по кольцевой образующей, причем первый проводник выступает из насадки больше, чем дополнительный проводник, а дополнительный проводник через вторые усилитель и резистор соединен с электродом - насадкой.