Устройство для измерения поверхности контакта фаз

 

Изобретение относится к средствам кондук томе трическо го контроля многокомпонентных сред и может быть использовано в теплоэнергетике, химической промышленности. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства для измерения поверхности контакта фаз, что ведет к улучшению целого ряда метрологических характеристик . Это достигается учетом интегральной электропроводности среды , температуры и измерением информативного параметра - сопротивления между точечными электродами. Порог компарирования автоматически регулируется , для чего на блок сравнения подают сигналы от измерителя сопротивления и температуры через соответствующие функциональные преобразова- S тели. Одновременно сигнал с измерителя сопротивления через третий функциональный преобразователь поступает на управляющие входы диодов, регулирующих напряжение на точечных электродах . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (111

А1 (51) 4 С 01 N ?7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4186024/31-25 (22) 26.01.87 (46) 30.10.88, Вюл. II 40 (7I) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А,Я,Королевич, В.Л.Поляков, В.П.Сало и Л,В,Асанина (53) 543.25(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 864090, кл. G OI N 27/02, 1981.

Никитин B.Í, и др. Устройство для измерения поверхности контакта фаз в подвижнык газожидкостных структурах. - Цветные металлы, 1975, У 5, с.17-19. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТА ФАЗ (57) Изобретение относится к средствам кондуктометрического контроля многокомпонентных сред и может быть испольэовано в теплоэнергетике, химической промышленности. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства для измерения поверхнос" ти контакта фаз, что ведет к улучшению целого ряда метрологических характеристик. Это достигается учетом интегральной электропроводности среды, температуры и измерением информативного параметра - сопротивления между точечными электродами. Порог компарирования автоматически регулируется, для чего на блок сравнения подают сигналы от измерителя сопротивления и температуры через соответс ствующие функциональные преобразова- ® тели, Одновременно сигнал с измерителя сопротивления через третий функ- %Ф Ф циональный преобразователь поступает на управляющие входы диодов, регулирующих напряжение на точечных элек- ф тродах, 1 ил.

1434344

Изобретение относится к средствам кондуктометрического контроля и может ! быть использовано для задач измерения поверхности контакта фаз в подвижных газожидкостных структурах, например, в теплоэнергетике, химической промышленности.

Целью изобретения является повы-! шение чувствительности устройства, На чертеже приведена блок-схема ус тр ой с тв а, Устройство содержит точечные электроды 1, расположенные в камере для исследуемой среды (двухфазной жидкости), металлический корпус 2 которой является опорным электродом, блок

3 сравнения, кондуктометрические электроды 4 и первичный преобразователь (ПП) 5 температуры, расположенные в ?O камере для исследуемой среды, измери1 тели 6, 7 сопротивления и температуры, три функциональных преобразователя (ФП) 8, 9 и 10 источник 11 напря-! жения, два управляемых диода 12 и 13 ?5 и сумматор 14. Точечные электроды 1 подключены к соответствующим входам блока сравнения, причем каждый из электродов через встречно включенный управляемый диод (соответственно 12 и 13) подсоединен к незаземленному полюсу источника 11, Концуктометрические электроды 4 через измеритель

6 сопротивления и ФП 8 соединены с первым входом сумматора 14. ПП 5 температуры через измеритель 7 температуры и ФП 9 соединен с вторым входом сумматора 14, выход которого подключен к третьему входу блока 3 сравнения. Выход измерителя 6 сопротивле- 40 ния через ФП 10 подсоединен к управляющим входам диодов 12 и 13, Блок 3 сравнения содержит два компаратора 15 и 16, выполненные на операционных усилителях, и логический элемент ИЛИ 17, входы которого подсоединены к соответствующим выходам компарторов 15 и 16. Инвертирующие входы компараторов 15 и 16 объединены и соединены с клеммой третьего входа блока сравнения, причем первым и вторым входами последнего являются неинвертирующие входы компараторов

15 и 16 соответственно.

Устройство работает слецующим образом, На точечные измерительные электроды 1 через обратновключенные управляемые циоды 12 и 13 подается постоянное напряжение от источника ll опорного напряжения ° В том случае, когда точечный измерительный электрод 1 находится в газовой фазе и электрически изолирован от опорного электрода 2, на нем имеется напряжение, равное по величине напряжению опорного источника, При попадании точечного измерительного электрода в жидкую фазу происходит замыкание цепи между ним и опорным ".ëåêòðoäoì

2 и за счет "бесконечно большого" сопротивления обратновкцюченных управляемых диодов !3 и 13 напряжение на точечном электроде пацает до нуля, При работе некоторых контактных газсжидкостных аппаратоь могут изменяться параметры газожидкостного слоя, Так, например, возможно резкое снижение проводимости газожидкостной структуры за счет изменения ее гидродинамических параметров. При этом сигнал с электрода 4 измерителя 6 через функциональный преобразователь 10 поступает на управляющие входы диодов 12 и 13 и воздействует на их характеристику таким образом, что при попадании измерительного электрода в жидкую фа-у напряжение на нем падает до нуля независимо от величины проводимости двухфазного слоя, За счет этого обеспечивается надежная работа устройства в широком диапазоне изменения проводимости газожидкостного слоя.

Сигналы с точечных измерительных электродов подаются на неинвертирующие входы компарторов 15 и !6, На инвертирующие входы компараторов с сумматора )4 подается напряжение, уровень которого определяет порог срабатывания компараторов. В том случае, когда напряжение на точечном электроде меньше выбранного порога срабатывания, на выходе компараторов напряжение равно нулю. При увеличении напряжении на точечном электроде до величины порога срабатывания ко";I1BpRторов на выходе последних напряжение скачкообразно поднимается до своего максимума. Прорыв стенки газового пузырька точечным электродом просходит не мгновенно, а имеет место длительный переходный гроцесс, обуслов— ленный влиянием сил поверхностного натяжения, При этом напряжение на точечном электроде постепенно возрастает от нуля (электрод находится II!

43-4344 жидкой фазе) до номинального значе,ния (электрод находится в газовой фазе). Таким образом, когда точечный электрод "геометрически" уже на5 ходится в газовом пузыре, напряжение на нем еще не достигает своего максимального значения, а имеет какое-то промежуточное значение. Подобрав соответствующим образом величину 10 порога срабатывания компараторов, можно добиться того, чтобы напряжение на их выходах появлялось при проникновении электрода в газовый пузырек на глубину гораздо меньшую,чем !5 требуется для полного прорыва стенки пузырька, Целесообразно установить эту глубину равной половине расстояния между точечными измерительными электродами. Так как при заданном ди- 20 аметре электрода зависимость между проводимостью пленки жидкости, сох- раняющейся на электроде, и глубиной

его проникновения в пузырек газа о««ределяется проводимостью газожидкост- 5 ного слоя и коэффициентом поверхностного натяжения жидкой фазы, который, в свою очередь, зависит от ее температуры, то уровень порога срабатывания компаратора задается напряжением, щ поступающим на инверсионный вход компаратора с сумматора 14, к входам которого через функциональные преобразователи 8 и 9 подключены измерители

7 температуры и 6 сопротивления газожидкостного слоя, 3а счет этого обеспечивается высокая надежность и точность измерений в широком диапазоне изменения температуры и проводимости газожидкостной структуры. 40

Выходной сигнал с логического элемента 17 поступает на схему пересчета (не показана), которая может быть реализована на основе самых различных устройств, В частности, возможно 45 подать этот сигнал на входной канал

ЗВМ, Величина поверхности контакта фаэ при этом определяется по формуле

2<. а

I>

50 время, в течение которого на логическом элементе 17 существовало выходное напряжение;

Г 55 общее время проведения измерения;

L — расстояние между точечными измерительными электродами, Большая чувствительность устройства достигается за счет того, что напряжение на точечные измерительные электроды подается через обратновключенные управляемые диоды. При этом за счет нелинейной характеристики обратновключенного диода напряжение на электроде, находящемся в жидкой фазе> падает до нуля и в том случае, когца проводимость жидкой фазы су" щественно ниже проводимости воды и незначительно отличается ат проводимости газа, т,е, амплитуда изменения напряжения на точечном электроде при переходе его из жидкой в газообразную фазу остается при этом максимальной, что увеличивает чувствительность устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения поверхности контакта фаз, содержащее камеру для исследуемой двухфазной жидкости с установленными в ней двумя точечными электродами и одним опорнь«м, которым является металлический корпус камеры, источник напряжения и блок сравнения, входы которого подключены к соответствующим точечным электродам, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены кондуктоMpтрические электроды, измеритель сопротивления, первичный преобразователь температуры, измеритель температуры, три функциональных преобразователя, два управляемых диода и сумматор, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, а входы через соответствующие функциональные преобразователи соединены с выходами измерителей температуры и сопротивления, к входам которых подключены соответственно первичный преобразователь температуры и кондуктометрические электроды, причем выход измерителя сопротивления через третий функциональный преобразователь соединен .с управляющими входами диодов, подключенных встречно от незаземленного полюса источника напряжения к соответствующим точечным электродам, 1434344

Составитель 10.Коршунов

Техред А.Кравчук Корректор Г,Решетник

Редактор Л,Веселовская

Заказ 5549/46

Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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