Глубоководный кондуктометрический датчик

 

ГЛУБОКОВОДНЫЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, содержащий диэлектрический корпус обтекаемой формы с потенциальными электродами и установленными на поверхности клиновидной части корпуса токовыми электродами, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений в потоке, в корпусе датчика, симметрично относительно плоскости, проходящей через ось симметрии датчика и токовые электроды, вьотолнены две полости , сообщакяциеся через капшшярные каналы с поверхностью датчика, а потенциальные электроды (Л ложены в капиллярных каналах на расстоянии не менее пяти диаметров капилляра от поверхности датчика. Ч О) Л 7

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(51) G Of И 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фа!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGH0IVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3615673/24-25 (22) 19.05 ° 83 (46) 23.06.85. Бюл. )) 23 (72) О.В. Жукова, В.В. Сидоренко и Д.Ф. Тартаковский (71) Ленинградский электротехнический институт свя1и им. проф. М.А. Бонч-Бруевича (53) 537.311.3 (088.8) (56) 1. Шауб Б.В. и др. Некоторые результаты изучения микроструктуры вод по удельной электропроводности. В кн.: Гидрофизические исследования в северной части Тихого океана и дальневосточных морей. Владивосток, 1979, с. 116-127.

2. Патент ФРГ В 1598990, кл. 21 E 27/24, опублик. 1972 (прототип). (54) (57) ГЛУБОКОВОДНЫЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, содержащий диэлектрический корпус обтекаемой формы с потенциальными электродами и установленными на поверхности клиновидной части корпуса токовмчи электродами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений в потоке, в корпусе датчика, симметрично относительно плоскости, проходящей через ось симметрии датчика и токовые электроды, выполнены две полости, сообщающиеся через капиллярные каналы с поверхностью датчика, а потенциальные электроды расположены в капиллярных каналах на расстоянии не менее пяти диаметров капилляра от поверхности датчика.

1163240

Изобретение относится к области физико-химических исследований и может быть использовано для измерения электрической проводимости жид- кости в потоках, в океанологии, при S исследовании вертикального распределения электрической проводимости стратифицированной морской среды.

Известны четырехэлектродные контактные датчики удельной электри- ® ческой проводимости (УЭП), имеющие два токовых и два потенциальных открытых электрода, находящиеся на рабочей поверхности датчика в непосредственном контакте со средой, электрическая проводимость которой измеряется 1 g.

Недостатком контактных датчиков с открытыми электродами является большая величина погрешности изме" рения УЭП (порядка 5-lOX), возникающая вследствие измерений параметров двойного электрического слоя на границе раздела электрод-электролит. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является кондуктометрический датчик, содержащий диэлектрический корпус обтекаемой формы с потенциальными электро - ЗО дами и установленными на поверхности клиновидной части корпуса токовыми электродами f2).

Недостатком этого датчика является ограниченная точность измерения УЭП, вследствие нестабильности поверхностных условий на границе раздела потенциальный электрод— жидкость, особенно при измерениях в условиях изменяющихся скоростей 40 потока.

Цель изобретения — повышение точности измерения удельной электрической проводимости жидкости четырехэлектродным датчиком в пото- 4S ке.

Поставленная цель достигается тем, что в глубоководном кондуктометрическом датчике, содержащем диэлектрический корпус обтекаемой Я формы с потенциальными электродами и установленными на поверхности клиновидной части корпуса токовыми электродами, в корпусе датчика, симметрично относительно плоскости, Я проходящей через ось симметрии датчика и токовые электроды, выполнены две полости, сообщающиеся через капиллярные каналы с поверхностью дат.— чика, а потенциальные электроды расположены в капиллярных каналах на расстоянии не менее пяти диаметров капилляра от поверхности датчика.

На фиг.1 показан датчик, общий вид на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Датчик для измерения удельной электрической проводимости выполнен в виде клина 1 из диэлектрического материала, кольцевые потенциальные электроды 2 и 3 расположены внутри капиллярных каналов 4 и 5 на расстоянии 0, капиллярные каналы сообщаются с полостями 6 и 7 и внешней средой. Токовые электроды 8 и 9 размещены на противоположных сторонах торцовой поверхности датчика.

Датчик. работает следующим образом.

При погружении устройства в жидкость (при сухих замкнутых полостях

6 и 7) происходит частичное заполнение капиллярных каналов 4 и 5 до тех пор, пока давление воздуха в замкнутых полостях 6 и,.7 не уравновесит внешнее гидростатическое давление.

По мере повышения давления на входе капиллярного канала, например при вертикальном зондировании или увеличении скорости набегающего потока, жидкость протекает через каналы в замкнутые полости 6 и 7 пока не произойдет выравнивание давлений. Выбранное соотношение объемов капиллярного канала V и замкнутой полости

Vn(Vn i10Чк) обеспечивает полное заполнение жидкостью капиллярного канала и части объема замкнутой полости сразу после погружения.

При включении датчика в измерительную цепь и пропускании электрического тока (постоянного по величине) через токовые электроды, на потен.циальных электродах 2 и 3 возникает разность потенциалов, которая пропорциональна УЭП среды.

Стабильность поверхностных условий на измерительных электродах в предлагаемом датчике достигается за счет оптимального выбора гидродинамической обстановки вблизи электродов.

Если электроды размещены в капиллярах, скорость потока, обтекающего датчик, про .тически не будет оказывать влияния на результат измере1163240 и+

2оо 5 d а

EV м/с R, 3 Rp,Îì 8R R,Îì, dR Ом

Ом 1 нс

30

1 .3016 016

5 3015 015

10 30,16 0,16

0,53

25,8

0,2

0,76

0,5

25,5

0 5

1,92

25,4

0 53

0,6

2,3

0,43

20 30,13 0,13

2,692

0,7

25,3 ния, поскольку независимо от величины скорости внешнего потока, скорость потока в зоне потенциальных электродов О. При таком расположении потенциальных электродов параметры двойного слоя стабилизируются и погрешность измерения, обусловленная наличием пераменных потенциалов (вследствие наличия двойного слоя), может быть учтена при градуировке.

Для того, чтобы пульсации скорости и электропроводности д д не влияли на параметры двойного слоя, их степень сглаживания = 200.

При выбранных размерах датчика характерный масштаб потока равен

30 мм, диаметр капилляра d < = 1,5 мм.

Ь+1

По результатам измерения можно судить о росте точности измереПри заглублении потенциальных электродов более 5,5 d> степень сглаживания пульсаций возрастает еще больше.

Результаты испытаний известного и предложенного .датчиков на гидродинамическом стенде для различных скоростей потока приведены в таблице. При этом проводимость жидкости, составляет 4,5 Ом-".м ний с увеличением скорости по40 тока.

1163240

Я-А

Ю

Ю ьо

Фиг.2

Составитель Ю; ГРиднев

Техред И Асталош Корректop р Луговая

Редактор А. Сабо, Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4099/44

Филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная,4