Индукционный датчик электропроводности жидкости

 

Использование: океанография. Сущность изобретения: датчик имеет диэлектрический корпус, в котором установлена проточная измерительная трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы . Магнитопроводы трансформаторов выполнены в виде цилиндрических спиралей , охватывающих измерительную трубку. Концы каждой спирали выведены в хвостовик корпуса и замкнуты между собой. В хвостовикеразмещеныобмотки трансформаторов, охватывающие петлю соответствующего магнитопровода. Петли магнитолроводов расположены в плоскости , проходящей через продольную ось проточной измерительной трубки. 1 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 G 01 N 27/02 (1 0 ":

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766006/25 (22) 05.12.89

-(46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Морской гидрофизический институт АН

УССР (72) С.Г.Буйнов (56) Парамонов А.И., Кушнир В.М., Забурдаев В.И. Современные методы и средства измерения гидрологических параметров океана. — Киев: Наукова думка, 1979, с. 120123.

Смирнов Г.В., Лавров С.А., Рабинович

М.Е., Буйнов С.Г. Первичные измерительные преобразователи океанологических параметров. Препринт. — Севастополь, 1982, с.

124.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для применения в океанографии и может быть использовано в системах для измерения и контроля электропроводности жидких сред.

B океанографической технике наибольшее распространение получили контактные и индукционные датчики для измерения электропроводности. Контактные датчики обеспечивают меньшие габариты и масштаб осреднения, но имеют более сложную технологию изготовления (за счет напыления контактов и их герметизации) и более высокую стоимость (за счет использования пла„„5U„„1749805 А1 (54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Использование: океанография. Сущность изобретения: датчик имеет диэлектрический корпус, в котором установлена проточная измерительная трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы. Магнитопроводы трансформаторов выполнены в виде цилиндрическйх спиралей, охватывающих измерительную трубку.

Концы каждой спирали выведены в хвостовик корпуса и замкнуты между собой. В хвостовике размещены" обмотки трансформаторов, охватывающие петлю соответствующего магнитопровода, Петли магнитопроводов расположены в плоскости, проходящей через продольную ось проточной измерительной трубки. 1 ил, тины в качестве материала электродов). Индукционные датчики имеют более низкую стоимость и более простую технологию изготовления, но меньшую чувствительность измерения по сравнению с контактными при одинаковом масштабе осреднения и габа ритах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является индукционный датчик электропроводности, . содержащий корпус, в котором размещены проточная измерительная трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформато1749805

30

55 ры, выводы обмоток которых помещены в хвостовик корпуса.

При погружении датчика в проводящую жидкость образуется жидкостной виток связи, обхватывающий оба трансформатора и проходящий через проточную измерительную трубку. При этом электрическое поле, наводимое возбуждающим трансформатором в исследуемой среде, через виток (контур) связи возбуждает магнитный поток в сердечнике (магнитоп роводе) воспринимающего трансформатора, вследствие чего в его выходной обмотке индуцируется ЭДС, величина которой пропорциональна проводимОсти жидкости.

Недостатком этого датчика является недостаточная чувствительность измерения, обусловленная тем, что при уменьшении га баритов индукционного датчика соответственно уменьшается поперечное сечение магнитопроводов трансформаторов и (или) количество витков выходной обмотки воспринимающего трансформатора.

Цель изобретения — повышение чувствительности измерения индукционного датчика электропроводности жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в индукционном датчике электропроводности жидкости, содержащем корпус, в котором размещены проточная измерительная трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы, выводы обмоток которых помещены в хвостовик корпуса, магнитопровод каждого трансформатора выполнен в виде цилиндрической спирали, витки которой обхватывают проточную измерительную трубку, концы спирали выведены в хвостовик корпуса и замкнуты между собой, обмотки трансформаторов размещены в хвостовике корпуса на концах спиралей.

Выполнение каждого магнитопровода в виде цилиндрической спирали, концы которой выведены на хвостовик корпуса, позволяет вынести обмотки трансформаторов из корпуса в хвостовик, расположенный вне заданного масштаба осреднения. Это дает возможность повысить чувствительность измерения за счет увеличения количества витков выходной обмотки воспринимающего трансформатора без увеличения габаритов корпуса, расположенного внутри масштаба осреднения. Повышение чувствительности достигается также за счет комбинации геометрических факторов, площади поперечного сечения, длины и количества витков спирали магнитопровода.

В предлагаемом датчике число витков обмоток трансформаторов, от которых зависит чувствительность датчика, не связано с размерами рабочей части датчика, расположвнной внутри заданного масштаба (объема) осреднения, чтр обусловливает повышение чувствительности измерений.

На чертеже показана конструкция пред-, лагаемого датчика.

Датчик содержит корпус 1, проточную измерительную трубку 2, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы. Корпус

1 обхватйвает часть магнитопроводов 3 и 4 трансформаторов, которые, в свою очередь, обхватывают проточную измерительную трубку 2. Другая часть магнитопроводов 3 и

4 с обмотками 5 и 6 расположена внутри хвостовика 7 корпуса 1.

Измерительная трубка 2, например, внешним диаметром 6 мм, длиной 30 мм и толщиной стенки 0,5 мм выполнена из ситалла, Ситалл позволяет обеспечить минимальное влияние температуры и гидростатического давления на коэффициент формы трубки. Указанные геометрические размеры позволяют обеспечить минимальный масштаб осреднения с учетом требуемой промываемости трубки, В качестве материала магнитопровода используется, например, сплав 79НМ с магнитной проницаемостью около 50000 Гн/м и с индукцией насыщения не менее 0,75 Тл.

Каждая спираль содержит, например, по 5 витков магнитопровода сечением, например, 2х2 мм, которые приклеены к трубке 2 и защищены эпоксидным компаундом, выполняющим функцию корпуса. Диаметр витков спиралей магнитопроводов одинаков и соответствует внешнему диаметру трубки 2, Часть хвостовика длиной 30 мм также выполнена из компаунда для того, чтобы снизить влияние металлической (титановой) части хвостовика на точность измерений.

Напряжение питания и количество витков возбуждающей обмотки 5 выбираются исходя из того, чтобы обеспечить величину индукции, близкую к значению индукции насыщения, но не искажающую форму гармонического сигнала. Например, при Щ=40 витков обмотки 5 напряжение 10 В (форма которого контролируется по осциллографу) позволяет создать индукцию около 0,6 Тл, Воспринимающая обмотка 6 имеет W5=400 витков провода ПЭВ-2ф0,1 мм.

Чувствительность устройства ориентировочно определяется выражением

W5 P n S

0вых=0пиг — 2 Л f Кф к

W5 где 0вых и 0пит — напряжение на выходе обмотки 6 и напряжение питания;

1749805

Составитель С. Буйнов

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 2592 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

f - частота питающего напряжения; ,и - магнитная проницаемость вакуума; ,и — относительная магнитная пронйфемость магнитопровода; и — число витков магнитопровода в спи- 5 рали;

S — площадь поперечного сечения маг- нитопровода;

I — длина магнитопровода;

Кф — коэффициент формы трубки; к — удельная электропроводность, На магнитопроводах могут располагаться дополнительные обмотки, связанные со схемой измерения, например для измерения температуры. Предлагаемый датчик 15 может быть включен в известную схему измерения электропроводности. Как правило, применяется компенсационная схема измерения. При использовании ЭВМ возможно непосредственное измерение выходного 20 сигнала с обмотки 6 с учетом влияющих факторов: кривой намагничивания, температуры, давления магнитопроводов и т.д.

Датчик работает следующим образом.

Одна из обмоток 5 запитывается пере- 25 менным током частотой 10-16 кГц. Этот ток создает переменный магнитный поток в магнитопроводе, который наводит переменнус лектрическую ЭДС в витке воды, охватывающем измерительную трубку 2.

Пропорциональный проводимости витка воды переменный ток создает переменный магнитный поток в магнитопроводе 3 и ЭДС в обмотке 6, которая пропорциональна проводимости витка воды.

Формула изобретения

Индукционный датчик электропроводности жидкости, содержащий корпус, в котором размещены проточная измерительная трубка, возбуждающий и воспринимающий трансформаторы, выводы обмоток которых помещены в хвостовик корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, магнитопровод каждого трансформатора выполнен в виде цилиндрической спирали, витки которой обхватывают прощчную измерительную трубку, концы спирйлй выведены в хвостовик корпуса и замкнуты между собой, обмотки трансформаторов размещены в хвостовике корпуса на концах спиралей,