Устройство для измерения параметров турбулентности потока электропроводной жидкости

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для задач океанологии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для измерения параметров турбулентности потока электропроводной жидкости за счет совместных измерений в одной чувствительной зоне пульсаций скорости потока и удельной электропроводности. Это осуществляется за счет выполнения первичного преобразователя, реализующего как магнитодинамический, так и кондуктометрический способы измерения. Далее в устройстве реализуется частотное разделение сигналов, пропорциональных двум гидрофизическим характеристикам среды, пульсациям скорости потока электропроводной жидкости и удельной электропроводности , разделение производится системой фильтров и синхронным детектированием при определенных фазовых соотношениях . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G О1 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4713775/25 (22) 03,07,89 (46) 23,09.91,Бюл.N 35 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Турбулентность" при Донецком государственном университете (72) С.Г.Личков и С.И.Пономаренко (53) 543.25(088.8) (56) Дунаевский И.Г. и др. Методика и результаты исследования кондиционных измерительных преобразователей. — Магнитная гидродинамика, 1977, N 2, с,119-123.

Авторское свидетельство СССР N

545934, кл. G 01 R 27/22, 1977, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ПОТОКА

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для задач океанологии, Изобретение относится к области анализа жидких сред и может быть использовано в экспериментальной гидродинамике для определения параметров турбулентности, в океанологии для измерения в одной чувствительной зоне пульсаций скорости электропроводной жидкости и удельной электрической проводимости и для исследования тонкой структуры вод океана.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства эа счет совместных измерений в одной чувствительной зоне пульсаций скорости потока и удельной электропроводности.

«, Ы,, 1679338 А1

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства для измерения параметров турбулентности потока электропроводной жидкости за счет совместных измерений в одной чувствительной зоне пульсаций скорости потока и удельной электропроводности, Это осуществляется эа счет выполнения первичного преобразователя, реализующего как магнитодинамический, так и кондуктометрический способы измерения. Далее в устройстве реализуется частотное разделение сигналов, пропорциональных двум гидрофизическим характеристикам среды, пульсациям скорости потока электропроводной жидкости и удельной электроправодности, разделение производится системой фильтров и синхронным детектированием при определенных фазовых соотношениях. 2 ил.

На фиг.1 изображена конструкция первичного преобразователя (ПП); на фиг.2— блок-схема устройства для измерения параметров турбулентности потока электроправодной жидкости.

Устройство содержит постоянный магнит 1, покрытый диэлектриком-2, ПП выпол- нен в виде тела вращения. В поперечном зазоре насосовой части ПП симметрично относительно оси симметрии расположены попарно измерительные 3 и 4 и токовые 5 и

6 электроды (фиг.2), Устройство содержит дифференциальный усилитель (ДУ) 7, насосовый фильтр (ПФ) 8, первый фильтр 9 нижних частот (ФНЧ), источник 10 опорного

1679338

07 = I (Rx+ 1)/(!ю с) K1+ К1Кпр V, (1) где R>K — активное сопротивление раствора электролита между токовыми электродами;С вЂ” суммарная емкость двойного электрического слоя токовых электродов; (o— круговая частота выходного напряжения

ГЕНЕратара-19; Кл1> — КОЭффИцИЕНт Првабразования пульсацией скорости V в напря1 жение. С целью выделения второй составляющей используется первый ФНЧ 9, который усиливает эту составляющую в Kz раз. Сигнал Ug прямо пропорциональный пульсациям скорости потока 2 злектропроводнай жидкости, определяется соотношением

Ug =- К1 Kg I(pp"V, (2)

ПФ 9 настроен на частоту выходного напряжения генератора 19. Ега выходное напряжение UB определяется следующим образом:

0э = I Рж+ 1) /Оси с)) К1Кз, (3) 40

55 напряжения, первый синхронный детектор (СД) 11, сумматор 12, регулятор 13, компаратор 14, второй синхронный детектор (СД)

15, второй ФНЧ 16, избирательный усилитель 17, преобразователь 18 напряжениеток,управляемый генератор 19,Выходы ФНЧ 9, "

ФНЧ 16 и избирательного усилителя 17 явля атся соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства. Измерительные электроды 3 и 4 подсоединены к входам 10

ДУ 7, выход которого соединен с входом

ФНЧ 9 и через ПФ 8 с входам первого СД

11, Входы сумматора 12 подключены соответственно к выходу СД 11 и источнику 10 опорного напряжения, Выход сумматора 12 15 через регулятор 13 соединен с управляющим входом генератора 19, выход которого соединен с входом преобразователя 18, входом СД 15 и через кампаратар 14 с опорным входами СД 11 и СД 15. Выходы преоб- 20 разователя 18 подсоединены к токовым электродам 5 и 6,Выход СД 15 подключен к входу ФНЧ 16 и избирательного усилителя 7.

Устройство работает следующим абра- 25 зам, На таковые электроды 5 и 6 с двух выходов преобразователя 18 подается переменный так 1 синусаидальнай формы, величина которого определяется следующим саатно- 30 шением: = 019/В, где 019 — выходное напря>кение управляемого генератора 19;

R — токовый резистор преобразователя 18 напряжение-ток. ДУ 7 измеряет и усиливает в К1 раз разность потенциалов измерительных 35 электродов 3 и 4. Выходное напряжение 0т

ДУ 7 определяется соотношением где Кз — коэффициент усиления полосового фильтра 8.

Первый синхронный детектор 11 осуществляет детектирование выходного напряжения 0а. Так как поступающий сигнал с компаратара 14 на опорный вход первого синхронного детектора 11 совпадает по фазе с выходным напря>кением U1g генератора

19, то однополярное выходное напря>кение

U11 первого синхронного детектора 11 определяется соотношением

011 = I Rw K1 Кз (4)

Сумматор 12 осуществляет суммирование разнаполярных выходных напряжений

U11 и 010 соответственно первого синхронного детектор> 11 и источника 10 опорного напряжения. Его выходное напряжение 012 определяется соотношением

U12 = 1- 10+019 R>K K1 КЗ/В. (5)

Пропорционально-интегральный регулятор 13 осуществляет непрерывное регулирование выходного напря>кения U1g генератора 19 таким образом, чтобы поддерживать выходное напряжение 01 сумматора равным нулю. Поэтому выходное напряжение U1g управляемого генератора

19 определяется саатношением

019 010 Я дЕ (6) где А — кондуктивная постоянная преобразователя удельной электрической проводимости, М вЂ” величина удельной электрической проводимости.

Второй синхронный детектор 15 осуществляет детектирование выходного напряжения U и. Его выходное напря>кение прямо пропорционально мгновенным значениям удельной электрической проводимости Ф.

Второй ФМЧ 16 выделяет и усиливает в К4 раз средние значения М удельнойэлектрической проводимости. Его выходное напряжение 010 определяется соотношением

010 R К4 (7) KA

Избирательный усилитель 17 выделяет и усиливает в Кв раз пульсацииФ удельной

1 электрической проводимости. его выходное напряжение 01т.определяется соотношением

0 (8)

К1 КзА

Из соотношений {2) и (8) видно, что выходные сигналы пульсаций скорости потока и пульсаций удельной электрической проводимости не зависят друг от друга.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров турбулентности потока электропроводкой

1679338

25 жидкости, состоящего из четырехэлектродного первичного преобразователя с двумя токовыми и двумя измерительными электродами дифференциального усилителя. входы которого подключены к измерительным электродам, первого и второго синхронных детекторов и преобразователя напряжениеток, выход которого соединен с первым токовым электродом, отл ича ю ще ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, первичный преобразователь выполнен о виде тела вращения из покрытого диэлектриком постоянного магнита, в поперечном зазоре носовой части которого симметрично относительно оси симметрии электроды расположены попарно, причем внешние электроды являются измерительными, а внутренние — токовыми, в устройство введены первый и второй фильтры нижних частот, полосовой фильтр, источник опорного на, пряжения, сумматор, компаратор, регулятор, избирательный усилитель и управляющий генератор, причем выход дифференциального усилителя соединен с входом первого синхронного детектора через поло5 совой фильтр и с первым фильтром нижних частот, выход которого является первым выходом устройства, входы сумматора подключены соответственно к выходу первого синхронного детектора и источнику опорного

10 напряжения,а выход сумматора через регулятор подключен к управляющему входу генератора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение-ток, входом второго синхронного детектора и через компара15 тор с опорными входами первого и второго синхронных детекторов, второй выход преобразователя напряжение-ток соединен с вторым токовым электродом,а выход второго синхронного детектора подключен к входам

20 второго фильтра нижних частот, низкой частоты и избирательного усилителя, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами устройства.

1679338

Составитель Ю. Коршунов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор Н.Лазаренко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3208 Тираж 375 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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