Электрохимический способ определения гидродинамических параметров движения электропроводящей жидкости и электрохимическое устройство для его осуществления

 

Использование: в области гидродинамических исследований для измерения гидродинамических параметров движения электропроводящей жидкости. Сущность изобретения: способ основан на измерении токовых сигналов с двух концов катода и нахождении значения гидродинамического параметра в точке из линейного закона его распределения, коэффициенты которого определяют по соответствующим формулам. Точность повышается за счет определения закона пространственного распределения гидродинамических параметров по длине катода, который принимается линейным в силу относительной малости размеров катода. Устройство содержит катод, анод, два преобразователя ток-напряжение, вычислительный блок и регистратор. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области гидродинамических измерений и может быть использовано для измерения гидродинамических параметров движения потока электропроводящей жидкости, например скорости, напряжения вязкого трения и т. д.

Известен способ определения гидродинамических параметров движения электропроводящей жидкости, заключающийся в измерении предельного диффузионного тока, протекающего через катод, помещенный в поток. Известно устройство для осуществления этого способа, содержащего катод, анод, источник постоянного напряжения, подключенный к аноду, преобразователь ток-напряжение, соединенный с одним из концов катода, и регистратор.

Недостатком способа и устройства при измерении гидродинамических параметров в точке области потока является большая погрешность измерений, возникающая за счет получения усредненного по длине катода значения исследуемого параметра в то время, как его распределение по длине катода оказывается неравномерным.

Цель изобретения - повышение точности за счет определения закона пространственного распределения гидродинамических параметров по длине катода, который принимается линейным в силу относительной малости размеров чувствительного элемента катода.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют токи I и I с двух концов катода, а значение V(x) гидродинамического параметра определяют из выражения V(x) = = V_o +ΔV, при этом V_o и ΔV вычисляют из системы двух уравнений I⁽_Σ¹⁾= -A + B I⁽_Σ²⁾= A- B , (1) где V_o - значение гидродинамического параметра в точке расположения конца катода, с которого измеряют ток I ; ΔV - приращение гидродинамического параметра в пределах расположения катода; r - показатель степени, зависящей от типа катода; A, B - коэффициенты пропорциональности.

В устройстве поставленная цель достигается тем, что в него введены второй преобразователь ток-напряжение и вычислительный блок, при этом второй преобразователь ток-напряжение соединен с вторым концом катода, выходы первого и второго преобразователей соединены с входами вычислительного блока, выход которого соединен с входом регистратора. Поставленная цель достигается также тем, что ≫ 1 , где l - длина катода, S - площадь поперечного сечения катода, ρ - удельное сопротивление материала катода, r_вх - входное сопротивление преобразователей ток-напряжение.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит проволочный или пленочный катод 1, анод 2, источник постоянного напряжения 3, преобразователи ток-напряжение 4 и 5, вычислительный блок 6, двухканальный регистратор 7.

Способ реализуется следующим образом.

В поток помещают катод 1. Анод 2 размещают на обтекаемой поверхности и подключают к источнику постоянного напряжения 3. Токовые сигналы с двух концов катода I и I поступают на преобразователи 4 и 5. Плотность предельного диффузионного тока j(x) зависит от значения гидродинамического параметра V(x) в данной точке по закону j(x) = c˙Vr(x), где c и r - коэффициент пропорциональности и показатель, зависящий от типа датчика. Предположив закон распределения гидродинамических параметров по длине катода (профиль) линейным (в силу относительной малости размеров катода), т. е. V(x) - V_o + Kx, получим систему двух нелинейных алгебраических уравнений (1).

Из полученной системы с помощью известных математических методов можно найти величины V_o и ΔV и вычислить коэффициент К закона распределения определяемого гидродинамического параметра по длине катода по формуле k= , где l - длина катода.

Решение системы нелинейных уравнений и вычисление наклона профиля К происходит в вычислительном блоке 6.

Значения коэффициентов V_o и K с выхода блока 6 поступают на регистратор 7. Найденные коэффициенты V_o и K позволяют определить значение измеряемого параметра V(x) в любой точке области потока, где расположен катод, по формуле V(x) = V_o + Kx, где x - расстояние от конца катода, с которого снимают ток I , до рассматриваемой точки.

Для уменьшения погрешности измерения необходимо выбрать конструктивные параметры катода (длина - l, тип материала - ρ, сечение - S), а также входное сопротивление r_вх преобразователей ток-напряжение исходя из соотношения ¹ . (56) Накоряков В. Е. и др. Электродиффузионный метод исследований локальной структуры турбулентных течений. Новосибирск. Институт теплофизики, 1986, с. 13-19.

Формула изобретения

1. Электрохимический способ определения гидродинамических параметров движения электропроводящей жидкости, заключающийся в измерении предельного диффузного тока, протекающего через катод, помещенный в поток, отличающийся тем, что измеряют токи I⁽_Σ¹⁾ с двух концов катода, а значение V(x) гидродинамического параметра определяют из выражения V(x)= V₀+ΔV , при этом V₀ и V вычисляют из системы двух уравнений I⁽_Σ²⁾
I⁽_Σ¹⁾= -AV^r₀⁺¹/ΔV + B[(V₀+ΔV)^r+2-V^r₀⁺²] /ΔV²
I⁽_Σ²⁾= A(V₀+ΔV)V - B[(V₀+ΔV)^r+2-V^r₀⁺²] /ΔV²
I⁽_Σ¹⁾
где V₀ - значение гидродинамического параметра в точке расположения конца катода, с которого измеряют ток
I¹_Σ
V - приращение гидродинамического параметра в пределах расположения катода;
r - показатель степени, зависящий от типа катода;
A, B - коэффициенты пропорциональности.

2. Электрохимическое устройство для определения гидродинамических параметров движения электропроводящей жидкости, содержащее катод, анод, источник постоянного напряжения, подключенный к аноду, преобразователь ток-напряжение, соединенный с одним из концов катода, и регистратор, отличающееся тем, что в него введены второй преобразователь ток-напряжение и вычислительный блок, при этом второй преобразователь ток-напряжение соединен с вторым концом катода, выходы первого и второго преобразователей ток-напряжение соединены с входами вычислительного блока, выход которого соединен с входом регистратора.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что
_{≫ 1}
где l - длина катода;
S - площадь поперечного сечения катода;
V(x)= V₀+ΔV , - удельное сопротивление материала катода;
r_вх - входное сопротивление преобразователей ток-напряжение.

РИСУНКИ

Рисунок 1