Устройство для измерения гидрофизических параметров среды

 

Изобретение относится к технике испытаний измерительных устройств, В- частности устройств, измеряющих гидрофизические параметры. Цель изобретения - повышение точности измерений пульсаций скоростного напора среды за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации. Для этого измерительный преобразователь 1 устанавливают внутри гидродинамического насадка 6, на входе которого установлен модулятор 17. Преобразователь 1 снабжен съемным сеточным обтекателем. 2 3.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 151) 4 С 01 N 11/Îî

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

is ММ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1200170 (21) 3873620/24-25 (22) 25.03.85 (46) 23.11.86. Бюл. Ф 43 (72) Ю.Н.Власов, И.С.Кабуров и А.А.Сангалов (53) 532. 137 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1200170, кл. G 01 N 11/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИД—

РОФИЗИЧЕСКИХ ПАРА11ЕТРОВ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к технике испытаний измерительных устройств, в-частности устройств, измеряющих гидрофизические параметры. Цель изобретения — повышение точности измерений пульсаций скоростного напора среды за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации. Для этого измерительный преобразователь I устанавливают внутри гидродинамического насадка

6, на входе которого установлен модулятор 17. Преобразователь 1 снабжен съемным сеточным обтекателем.

2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1272177

Изобретение относится к тЕхиической физике и технике испытаний измерйтельных устройств и является усовершенствованием изобретения по авт.св. ¹ 1200!70.

Цель изобретения — повышение точности измерений пульсаций скоростного напора среды за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразоватепя в условиях эксплуатации.

На фиг.! представлена общая схема устройства; на фиг.2 — схема гидродинамического насадка в условиях экспресс-градуировки.

Устройство содержит измеритепьный преобразователь 1 с державкой 2.

Выход измерительного преобразователя

1 через вторичную аппаратуру (не показана) и через перестраиваемый резонансный фильтр 3 подключен к первому входу регистратора 4 с помощью кабеля 5.

Имеется также средство экспрессградуировки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации выполненное в виде гидродинамического насадка 6, снабженного двумя рядами окон 7 и 8, последовательно расположенными вдоль образующих гидродинамического насадка 6. При этом окна 7 гидравлически соединены коллектором (не показан) с гидротрактом создания в насадке 6 контролируемого потока и гидравлически со-. гласованны с гидротрактом.

Гидротракт выполнен в виде насоса 9, соединенного трубопроводом 10 через контрольный прибор 11 скорости потока в гидродинамическом насадке

6, соединенный выходом с вторым входом регистратора 4.

Державка 2 выполнена с возможностью смещения вдоль оси гидродинамического насадка 6 с помощью устройства дистанционного управления, состоящего, например, из блока 12 управления и электромагнита 13, соединенных один с другим электрическим кабелем 14.

С державкой 2 механически соединена заслонка 15. Размах смещения державки 2 относительно гидродинамического насадка 6 подобран так, что заслонка 15 в положении экспресс-градуировки и эксплуатации измерительного преобразователя 1 соответственно перекрывает окна 8 или 7. При

50

45 этом в положении экспресс-градуировки по среднеИ скорости измерительный преобразователь 1 расположен в лами-. нарной части потока, сформированного конфузором 16 гидродинамического насадка 6. В положении эксплуатации измерительный преобразователь 1 расположен в невозмущенной гидродинамическим насадком 6 области исследуемой среды.

Гидродинамический насадок 6 снабжен модулятором контролируемого потока по гидрофизическому параметру, который может быть выполнен в вивиде инжектора 17 солевого раствора, соединенного кабелем 18 с блоком 19 управления.

Модулятор контролируемого потока может быть выполнен также в виде инжектора жидкости перегретой относительно исследуемой среды, установленного ортогональко оси гидродинамического насадка 6 или в виде съемной нити, перегреваемой импульсами тока относительно исследуемой среды. Последние два варианта выполнения модулятора не показаны.

Согласно изобретения модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру выполнен в виде обоймы 20 цилиндрических стержней

21-23 последовательно увеличивающегося диаметра d„, расположенных ортогонально оси гидродинамического насадка 6 с возможностью управляемого смещения вдоль с.воих осей (элементы управления и исполнительные элементы смещением стержней 21 — 23 не показаны). Количество цилиндрических стержней различного диаметра (на чертеже) условно выбрано равным трем. Стержни различного диаметра расположены на различном расстоянии а„ от измерительного преобразователя 1, удовлетворяющем соотношению где п = 1,2,3 — порядковые номера цилиндров.

При этом наименьший диаметр стержня d, не менее, чем в 5-10 раз превышает размеры чувствительного элемента измерительного преобразователя. Перед измерительным преобразователем 1 в режиме экспресс-градуировки (поверки) может быть установлен сменный сеточный обтекатель. Се1272177 точный обтекатель, элементы управления и исполнительные элементы перемещения обтекателя не показаны.

Выбор диаметров стержней обусловлен частотами гармонического входного сигнала по пульсациям скорости, которые необходимо воспроизвести в гидродинамическом насадке 6 в условиях экспресс-градуировки (поверки) измерительного преобразователя.

Для поверки достаточно воспроизведения трех частот входного сигнала, одна из которых равна частоте среза, а две другие соответственно больше и меньше частоты среза изме- !5 рительного преобразователя !. Расстояние от измерительного преобразователя 1 до стержней 21 — 23 выбирается из условия формирования в окрестности чувствительного элемента 20 преобразователя 1 устойчивой дорожки Кармана.

Устройство работает следующим об1О

В качестве измерительного преоб- И разователя 1 используется преобразователь пульсаций скоростного напора пьезоэлектрического типа. Измерительразом.

Перед эксплуатацией проводят гра- 25 цуировку устройства по измеряемому гидрофизическому параметру на аттестованной стационарной гидродинамической установке (не показана), в условиях максимально приближенных к условиям эксплуатации прибора.

С другой стороны, гидродинамический тракт создания контролируемого потока вместе с контрольным прибором 11, вторичной (не показана) и регистрирующей аппаратурой 4 проходят метрологическую аттестацию с целью их дальнейшей эксплуатации в натурных условиях.

Затем располагают устройство в исследуемой среде, например, на буксируемом носителе (не показан) в акватории океана 24 (фиг.1). При этом блоки управления 12 и 19, а также насос 9 и регистратор 4 с резонанс- . 4 ным фильтром 3 располагаются на суд не (не показано). Контрольный прибор

11, измеряющий скорость, создаваемую в гидродинамическом насадке 6 потока, располагается в трубопроводе 10,,50 через который осуществляется также сброс в океан воды, засасываемой насосом 9 через гидродинамический насадок 6. ный преобразователь 1 устанавливают в рабочем положении, при котором его чувствительный элемент находится вне гидродинамического насадка 6. При этом окна 7 закрыты заслонкой !5, а окна 8 открыты. При буксировке устройства на выходе измерительного преобразователя появляется пульсационный электрический сигнал, несущий информацию о пульсациях скорости.

E процессе эксплуатации измерительный преобразователь 1 подвергается загрязнениям, старению, коррозии, отложению солей, что снижает его чувствительность к пульсациям скорости. Кроме того, измерения температуры, солености, плотности, давления исследуемой среды вносят дополнительную неопределенность в интерпретацию получаемых с помощью эксплуатируемого устройства результатов и приводит к снижению точности измерений.

Для устранения 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 12 управления и электромагнита 13 перемещают державку 2 с измерительным преобра- зователем 1 и заслонкой 15 в положение экспресс-градуировки (поверки) . В этом положении окна 8 закрываются, а окна 7 открываются.

С помощью блока управления поло.жением цилиндров (не показан) устанавливают на входе гидродинамического насадка 6 один из цилиндров, например 23. При заданной средней скорости 7, создаваемой гидро грактом в гидродинамическом насадке 6, и даметре стержня d за цилиндром создают

Кармановскую дорожку, представляющую собой в идеальном случае гармонические пульсации скоростного напора частоты

f = Sh V/d, где Sh — число Струхаля, величина которого определяется заранее для заданных условий обтекания перед эксплуатацией устройства.

Регистратор 4 записывает выходной сигнал с измерительного преобразователя 1, как реакцию последнего на входной сигнал известной частоты и амплитуды. Затем аналогичные операции проводятся со стержнями других диаметров. Полученные выходные сигналы позволяют провести или динамическую градуировку изме:— рительного преобразователя 1 на заранее выбранных частотах, или его поверку.

После экспресс-градуировки (поверки) блоком 12 управления изме. 40 рительный преобразователь 1 вновь переводится в рабочее положение. При этом измерения пульсаций скорости с

5 12721

Гармонический пульсационный сиг. нал за цилиндром 23 воспроизводится на уровне беспорядочного фонового сигнала, обусловленного процессом вихреобраэования на теле измеритель ного нреобразователя и появления за цилиндром более высоких пульсационных гармоник.

Для снижения уровня фонового сигнала перед измерительным преобразо- 10 вателем в режиме экспресс-градуировки целесообразна постановка сеточного обтекателя, а на выходе измерительного преобразователя — включить разонансный фильтр 3, настроенный на 15 заданную частоту следования первой гармоники вихрей. Если количество цилиндров равно трем, резонансный фильтр должен иметь воэможность перестройки на три. частоты. Для уве- 20 личения соотношения сигнал — шум в условиях экспресс-градуировки возможно также смещение измерительного преобразователя относительно оси ци. линдров. 25

1 помощью предлагаемого технического решения проводится с повышенной точностью по сравнению с известным.

Формула и з о б р е т ения

l, Устройство для измерения гидрофизических па.раметров среды по авт.св. 11 1200170, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью ïîâûшения точности измерений пульсаций скоростного напора среды за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации, модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру выполнен в виде п цилиндрических стержней, расположенных ортогонально оси гидродинамического насадка с возможностью дистанционно управляемого смещения вдоль своих осей, при этом расстояния от осей цилиндрических стержней до измерительного преобразователя а„ удовлетворяют соотношению

5dn - а„, i где Ʉ— диаметры стержней; и = 1,2,3... — порядковые номера цилиндров, а наименьший диаметр стержня не менее, чем в 5-10 раз превышает размеры чувствительного элемента измерительного преобразователя.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что измерительный преобразователь снабжен съемным сеточным обтекателем.

3. Устройство по п 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем,. что на первом входе регистратора установлен съемный резонансный фильтр с перестраиваемой частотой резонанса.

12721 77

Составитель В.Вощанкин

Редактор М.Бланар Техред В.Кадар Корректор M.Càìáîðñêàû

Заказ 6330/40 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4