Способ динамической градуировки преобразователей солености растворов

 

Изобретение относится к области исследования солености жидких сред и может использоваться при динамической градуировке датчиков (преобразователей ) -солености и электропроводности . Цель изобретения - расширение рабочего диапазона динамической градуировки в сторону высоких частот. Суть изобретения - в создании внутри жидкости пространственной цилиндрической области с равномерно чередующимися областями, имеющими различную величину солености (в частности нулевую). Области с пониженной (или нулевой) соленостью образуются в местах пересечения солевого следа, оставленного при седиментации в жидкости солевым кристаллом, и пучка лазерного излучения. В форг муле изобретения указьшаются границы диапазона размеров солевых кристаллов и диапазона коэффициентов поглощения лазерного излучения (исходя из которых выбирается длина волны лазерного излучения). Приводятся два режима градуировки. 2 з.п ф-лы. 1 ил. с iS (Л W) о СлЭ х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5D4G 01 N21 85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

$(ll";- " !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

Ю (21) 3927126/24-25 (22) 31.05.85 (46) 15.04.87. Бюл. В 14 (72) Ю.Н.Власов (53) 535.24 (088.8) (56) Бобков В.П. и др. Теплоэнергетика, 1966, )) - 8, с.57-60.

Авторское свидетельство СССР .М 458755» кл. G 01 N 27/02, 1972. (54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СОЛЕНОСТИ PACTВОРОВ (57) Изобретение относится к области исследования солености жидких сред и может использоваться при динамической градуировке датчиков (преобразователей) .солености и электропроводности. Цель изобретения — расширение рабочего диапазона динамической градуировки в сторону высоких частот. Суть изобретения — в создании внутри жидкости пространственной цилиндрической области с равномерно чередующимися областями, имеющими различную величину солености (в частности нулевую). Области с пониженной (или нулевой) соленостью образуются в местах пересечения солевого следа, оставленного при седиментации в жидкости солевым кристаллом, и пучка лазерного излучения. В фор-. муле изобретения указываются границы диапазона размеров солевых кристаллов и диапазона коэффициентов по\ глощения лазерного излучения (исходя нз которых выбирается длина волны лазерного излучения) . Приводятся два режима градуировки. 2 з.п ф-лы. 1 ил.

03911 2

С помощью дозатора опускают в сосуд 1 с жидкостью кристалл соли, который седиментирует в жидкости под действием силы тяжести. При этом, 5,растворяясь в жидкости, кристалл оставляет за собой солевой след од—

15

20 циент диффузии соли в воде D

==10 см /с) .

Затем включают лазер 2 и "простреливают солевой след серией параллельных лазерных лучей, формируемых расщепителем 3. При этом в рабочей

1 1З

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для динамической градуировки измерителей солености и электропроводности растворов.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона динамической градуировки в сторону высоких частот.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ динамической гра.дуировки преобразователей солености растворов.

В сосуде с рабочей жидкостью выполнены оптические окна (не показаны) для пропускания в жидкость излучения лазера 2. Устройство также содержит расщепитель 3.для расщепления лазерного луча на и лучей (на чертеже a=7) и направляющую 4, по которой градуируемый измеритель солености 5 имеет возможность двигаться вдоль сосуда 1.

Наверху сосуда 1 над поверхностью рабочей жидкости имеется дозатор ! кристаллов соли (не показан). Величина кристаллов соли выбирается в диапазоне их объема (0,001 «< V «0,1)мм . з

Нижний предел величины кристаллов соли ограничивается возможностью их седиментации в жидкости под действием собственного веса. Верхний предел объема кристаллов ограничен образованием за кристаллом при его седиментации в жидкости кармановской дорожки. Экспериментальные исследования позволяют считать данный диапазон оптимальным для достижения поставленной цели. Длину волны лазерного излучения выбирают из условия обеспечения нахождения спектрального коэффициента поглощения жидкостью лазерного излучения в диапазоне от

2м до 1000м .

При меньшем коэффициенте поглощения все излучение пройдет сквозь рабочую жидкость без заметного погло щения. При большем значительная часть излучения задержится в пограничных слоях жидкости.

От расщепителя 3 при реализации способа можно отказаться в случае, если стенки сосуда 1 выполнить зеркальными для лазерного луча, наклоненного под углом к вертикали.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

55 ного диаметра, несмотря на уменьшение его размеров.

Длина следа определяется размерами кристалла, диаметр — физической природой растворителя (но не диаметром кристалла) . Поэтому, если необходимо увеличить диаметр солевого следа, то опускают в жидкость несколько расположенных рядом кристаллов соли. Солевой след имеет время жизни около 2 мин ввиду малого значения коэффициента диффузии соли в большинстве жидкостей (например, коэффижидкости формируются зоны повышенной температуры 7, пересекающие солевой след 6 °

Коэффициент диффузии тепла в жидкости превьш ает коэффициент диффузии соли на два порядка (например, температуропроводность воды равна10 см /с), Поэтому в точках пересечения через несколько секунд из-за термодиффузии неоднородности по со— лености (и температуре) будут отсутствовать и солевой след 6 йримет вид

"прерывистого" цилиндра.

Таким образом, в рабочей жидкости формируется пространственная зона с чередованием значений солености жидкости.и с временем жизни около 2мин, Перемещая преобразователь 5 вдоль солевой неоднородности последовательно с различными скоростями и регистрируя при этом его выходной сигнал, осуществляют динамическую градуировку преобразователя 5. Частота входного сигнала будет зависеть от скорости перемещения преобразователя 5.

Аналогичные результаты динамической градуировки можно получить и на устройстве, в котором прерывистые солевые метки получаются с помощью зеркал и одного лазерного луча.

Если перемещение градуируемого преобразователя 5 вдоль солевого следа 6 начать сразу после прекраще1303911 ния лазерного импульса и закончить перемещение еще при жизни тепловой неоднородности (менее, чем через

6-8 с), то за время перемещения на преобразователь будут воздействовать пульсации солености различной амплитуды, что позволяет определить предельную чувствительность преобразователя к пульсациям и амплитудную характеристику последнего. 10

Другой режим градуировки можно обеспечить, начав перемещение преобразователя через 6-8 с после окончания действия лазерного излучения.

Тогда формируется след типа нсоле- 15 ность — отсутствие солености

Пример. В качестве рабочей жидкости использовалась дистиллироо ванная вода при 18 С, в качестве седиментирующих кристаллов соли исполь-20 зовались кристаллы поваренной соли объемом 0,001 — 0,01 мм . Изпользовалэ ся неодимовый лазер, работающий в режиме свободной генерации на длине волны 1 06 мкм, а в качестве градуи- 25 руемого преобразователя был использован датчик--электропроводности разработки ОКБ океанологической техники института океанологии имени П.П.Ширшова АН СССР, Для визуализации соле- 30 вых и тепловых неоднородностей использовался теневой прибор. Известно, что коэффициент поглощения воды на длине волны 1,06 мкм — 0,12 см

-f коэффициент термодиффузии в воде равен 10 -см /с, а коэффициент диффузии поваренной соли в воде равен

1P см /с.

При седиментации в воде кристал= лов поваренной соли в ней получается 40 солевой след строго постоянного диаметра (1,5 + 0,1) мм со средней концентрацией 1,5, длиной более 1 м, временем жизни, 2 мин.

При поглощении водой импульсного 45 сфокусированного излучения неодимого лазера энергией 1 Дж/импульс в ней возникала тепловая неоднородность .(диаметром от 1 до 2 мм в области каустики линзы) со средним превыше- 50 нием температуры над фоном в несколько градусов. Длина температурной неоднородности 30 см, время жизни

6 — 8 с.

При пересечении солевой и тепловой неоднородностей время жизни солевой неоднородности сокращалось с

2 мин до нескольких секунд. Следовательно, через несколько секунд при выполнении описанных условий эксперимента в воде формируется среда с заданным распределением солености, необходимая для достижения поставленной цели.

Формула изобретения

1. Способ динамической градуировки преобразователей солености растворов, заключающийся в том, что перемещают градуируемый преобразователь относительно среды с известным пространственным распределением солености и одновременно регистрируют выходной сигнал градуируемого преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона динамической градуировки в сторону высоких частот, среду. с известным пространственным распределением солености создают путем седиментации в неподвижной жидкости кристалла соли объемом от 0 001 до

Л

О, 1 мм с последующим облучением импульсным лазерным излучением участков равной длины полученного солевого следа, расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга, при этом длину волны лазерного излучения выбирают таким образом, чтобы спектральный коэффициент поглощения излучения раствором находился в пределах от 2 до 1000 м, а градуируемый преобразователь перемещают вдоль полученного солевого следа.

?. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что перемещение градуируемого преобразователя вдоль полученного солевого следа проводят в интервале времени от 0 до 6-8 с после окончания облучения импульсным лазерным излучением.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю" шийся тем, что перемещение градуируемого преобразователя вдоль полученного солевого следа проводят через 6-8 с после окончания облучения импульсным лазерным излучением.

1303911

Составитель В.Калечиц

Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар

Редактор А.Долинич

Заказ 1302/44 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

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