Устройство для измерения гидрофизических параметров среды

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ, содержащее измерительный преобразователь , закрепленный на державке, выход которого подключен к первому входу, регистратора, и средство градуировки и поверки измерительного преобразователя, в виде гидродинамического насадка с гидротрактом создания .контролируемого потока и контрольного прибора, подключенного выходом к второму входу регистратора, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации, измерительный преобразователь с державкой установлены внутри гидродинамического насадка с возможностьюуправляемого перемещения вдоль оси последнего, при этом на входе гидродинамического насадка установлен модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру, а в двух сечениях i упомянутого насадка выполнены два СО ряда окон, снабженных заслонкой, размер которой совпадает с размером одного ряда, причем один ряд окон гидродинамически соединен с входом гидротракта создания контролируемого потока, а заслонка жестко соединена с державкой измерительного преобразователя . 7 // 1/ S t /г Z е J . I

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А (51) 4 С 01 N 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3743378/24-25 (22) 11.05.84 (46) 23.12.85. Бюл. Р 47 (72) Ю.Н. Власов, И.С. Кабуров и Ф.П. Шнитман (53) 532. 137(088.8) (56) Трохан А.М. Гидроаэрофизические измерения. — N.: Изд-во стандартов, 1981, с. 77-79, 170-180, 271-288.

Исследование океанической турбулентности. Сборник. — М.: Наука, 1973, с. 149-152, 161 †1. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ, содержащее измерительный преобразователь, закрепленный на державке, выход которого подключен к первому входу регистратора, и средство градуировки и поверки измерительного преобразователя в виде гидродинамического насадка с гидротрактом создания контролируемого потока и контрольно„ЛО„„l2 1 0

ro прибора, подключенного выходом к второму входу регистратора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации, измерительный преобразователь с державкой установлены внутри гидродинамического насадка с возможностью управляемого перемещения вдоль оси последнего, при этом на входе гидродинамического насадка установлен модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру, а в двух сечениях упомянутого насадка выполнены два ряда окон, снабженных заслонкой, размер которой совпадает с размером одного ряда, причем один ряд окон гидродинамически соединен с входом гидротракта создания контролируемого потока, а заслонка жестко соединена с державкой измерительного преобразователя.! 200170

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру выполнен в виде инжектора солевого раствора, установленного ортогонально оси гидродинамического насадка.

3. УстрОйство по п.1, о т л и— ч а,ю щ е е с я,, тем, что модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру выполнен в виде инжектора жидкости, перегретой отноФ

Изобретение относится к технической физике и технике испытаний измерительных устройств.

Целью изобретения является повышение точности измерений 3а счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя на его штатном месте в условиях эксплуатации.

На фиг. 1 представлена электрогидродинамическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — эскиз гидродинамического насадка с державкой измерительного преобразователя в условиях экспресс-градуировки; на фиг. 3 — то же, в условиях измерения.

Устройство для измерения гидрофизических параметров среды содержит измерительный преобразователь 1 с державкой 2, Выход измерительного преобразователя 1 через вторичную аппаратуру (не показана) подключен к первому входу регистратора 3 с помощью кабеля 4.

Имеется также средство экспрессградуировки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации, выполненное в виде гидродинамического насадка 5, снабженного двумя рядами окон 6 и 7, последовательно расположенными вдоль образующих гидродинамического насадка 5. Нри этом окна 6 гидравлически соединены коллектором (не показан) с гидротрактом создания в насадке 5 контролируемого потока и гидравлически согласованы с гидротрактом. Гидротракт выполнен в виде насоса 8, соединенного сительно исследуемой среды, и установлен ортогонально оси гидродинамического насадка.

4. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру выполнен в виде электропроводной нити, установленной относительно оси гидродинамического насадка и подключенной к накопителю электрической энергии.

2 трубопроводом 9 через окна 6 с гидродинамическим насадком 5. В трубопроводе 9 установлен контрольный прибор 10 скорости потока в гидроди5 намическом насадке 5, соединенный выходом с вторым входом регистратора 3.

Державка 2 выполнена с возможностью смещения вдоль оси гидродинамического насадка 5 с помощью устройства

1О дистанционного управления, состоящего, например, из блока 1! управления и электромагнита 12, соединенных электрическим кабелем 13. В гидродинамическом насадке 5 имеется ограничитель 14 относительного продольного смещения державки 2 с закрепленным в ней измерительным преобразователем 1.

С державкой 2 жестко механически соединена заслонка 15. При этом размах смещения державки 2 относительно гидродинамического насадка 5 подобран таким по величине, что заслонкой 15 в положении экспрессградуировки и эксплуатации измерительного преобразователя 1 соответственно перекрываются окна 7 или 6.

Гидродинамический насадок 5 снабжен модулятором контролируемого поЗО тока по гидрофизическому параметру, который может быть выполнен в виде инжектора 16 солевого раствора, соединенного кабелем 17 с блоком 18 управления. Модулятор контролируемого потока по гидродинамическому параметру может быть выполнен также в виде инжектора жидкости, перегретой относительно исследуемой среды, 12001

30 установленного ортогонально оси гидродинамического насадка 5, или в виДе электропроводной нити, установленной ортогонально оси гидродинамического насадка 5 и подключенной к накопителю электрической энергии, управляемому блоком управления.

Устройство для измерения гидрофизических параметров среды работает следующим образом. 10

Перед эксплуатацией проводят градуировку устройства по измеряемому гидрофизическому параметру на аттестованной стационарной гидродинамической установке (не показана) 15 в условиях, максимально приближенных к условиям эксплуатации прибора.

Если измеряемым гидрофизическим параметром является скорость (и ее пульсации), то проводят градуировку 20 по скорости, если пульсации температуры — по температуре и т.д.

Гидродинамический тракт создания контролируемого потока вместе с контрольным прибором 10, вторичной 25 (не показана) и регистрирующей аппаратурой 3 проходят метрологическую аттестацию с целью их дальнейшей эксплуатации непосредственно в натурных условиях.

Затем располагают устройство в исследуемой среде, например на буксируемом носителе (не показан) в акватории 19 океана (фиг. 1). При этом блоки 11 и 18 управления, а также насос 8 и регистратор 3 располагаются на судне (не показано). Контрольный прибор 10, измеряющий скорость создаваемого в гидродинамическом насадке 5 потока, может распола- 40 гаться в трубопроводе 9, через который осуществляется также сброс в океан воды, засасываемой насосом 8 через гидродинамический насадок 5.

Допустим, в качестве измеритель- 41 ного преобразователя 1 применяется (как в известном устройстве)термоанемометрический преобразователь океанической турбулентности.

Измерительный преобразователь 1 50 устанавливают в рабочем положении относительно гидродинамического насадка 5 (фиг. 3), когда чувствительный элемент измерительного преобразователя 1 находится вне гидро- 55 динамического насадка 5, окна 6 закрыты заслонкой 15, а окна 7 открыты.

70 4

При буксировке устройства на выходе измерительного преобразователя

1 появляется пульсационный электрический сигнал, несущий информацию о пульсациях скорости в среде. Сигнал записывается регистратором 3.

До этого момента работа предлагаемого устройства не отличается от работы известного.

В процессе эксплуатации измерительный преобразователь 1 подвергается загрязнениям, старению, коррозии, отложению солей и т.п. Это неизбежно изменяет как его градуировочную кривую, так и динамические параметры. Кроме того, изменения температуры, солености, плотности, давления и других показателей исследуемой среды вносят дополнительную неопределенность в интерпретацию получаемых с помощью эксплуатируемого устройства результатов и приводят .к снижению точности измерений гидрофизических параметров.

Для повышения точности измерений непосредственно в условиях эксплуатации устройства на его штатном месте проводится экспресс-градуировка или поверка измерительного преобразователя 1.

Для этого прекращают буксировку устройства и с помощью блока 11 управления и электромагнита 12 перемещают державку 2 с измерительным преобразователем 1 и заслонкой 15 в положение экспресс-градуировки (фиг.2), при котором окна 7 закрываются заслонкой 15, а окна 6 открываются.

Включают насос 8. В гидродинамический насадок из окружающего пространства засасывается поток жидкости, скорость которого контролируется контрольным прибором 10 по показаниям регистратора 3. Отработанная жидкость сбрасывается в океан. Методом сравнения показаний измерительного преобразователя 1 и контрольного прибора 10 на регистраторе

3 проводят градуировку (или поверку) измерительного преобразователя 1 при условиях эксплуатации последнего. При этом результаты градуировки учитывают реально существующие на данное время параметры измерительного преобразователя 1.

Если допустить, что в качестве измерительного преобразователя используется термоанемометрический

1200170

tie

ВНИИПИ Заказ 7859/49 Тираж 896 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Уж ород, ул.Проектная, 4 преобразователь, то необходимо произвести поверку его динамических характеристик. Для этого при известной скорости контролируемого в гидродинамическом насадке потока с помощью блока 18 управления впрыскивают инжектором 16 ортогонально направлению оси гидродинамического насадка 5 струб горячей жидкости с известными распределением температуры по сечению и поперечными размерами. По реакции термоанемометрического преобразователя на наплывающую температурную неоднородность судят о его динамических характеристиках. Аналогичных результатов можно добиться при использовании в качестве модулятора контролируемого потока электропроводной нити и накопителя электрической энергии (не показаны). В этом случае на электропроводную нить подают импульс тока, нагреваю-. щий ее. Набегающий поток сносит с электропроводной нити температурный фронт, воздействующий на термоанемометрический преобразователь.

Аналогичную экспресс-градуировку и поверку можно проводить и с преоб10 разователями пульсаций. температуры, солености, электропроводности. В последних случаях инжектором 16 в гидродинамический насадок 5 впрыскивается солевой раствор известной соле1S ности.

После экспресс-градуировки (и поверки) блоком 11 управления державка 2 с измерительным преобразователем 1 вновь переводятся в режим экс20 плуатации (фиг. 3), при этом устройство измеряет гидрофизические параметры с повышенной точностью.