Электрохимический способ измерения гидродинамических параметров потока электропроводящей жидкости и электрохимическое устройство для его осуществления

 

Использование: в области гидродинамических измерений. Сущность изобретения: способ основан на измерении токовых сигналов с двух концов катода, электрически изолированного от электропроводящей жидкости (за исключением двух участков), и вычислении по формулам значений предельных диффузионных токов, по которым судят о величине исследуемых гидродинамических параметров в точках расположения неизолированных участков, что обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет измерения гидродинамических параметров движения электропроводящей жидкости одним датчиком одновременно в двух точках потока. Устройство содержит электрохимический датчик (катод-анод), источник постоянного напряжения, два преобразователя ток-напряжение, вычислительный блок и регистратор. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

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

Известен способ измерения гидродинамических параметров потока, заключающийся в измерении предельного диффузионного тока, протекающего через катод, помещенный в поток, и определении искомых параметров потока по величине измеренного тока.

Известно устройство для реализации этого способа, содержащее катод, анод, источник постоянного напряжения, подключенный к аноду, преобразователь ток-напряжение, соединенный с одним из концов катода, и регистратор.

Недостатком известного способа и устройства для его реализации является невозможность измерения гидродинамических параметров движения жидкости одним датчиком одновременно в двух точках потока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения гидродинамических параметров движения электропроводящей жидкости одним датчиком одновременно в двух точках потока.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют токи I и I с двух концов катода, содержащего два неизолированных от электропроводящей жидкости участка, положения которых соответствуют исследуемым точкам потока, а токи I₁ и I₂, по которым судят об искомых гидродинамических параметрах, определяют по формулам: I₁= I⁽_Σ¹⁾- I⁽_Σ²⁾ ; I₂= - I⁽_Σ¹⁾+I⁽_Σ²⁾ , (1) где r₁, r₂, r₃ - сопротивления электрически изолированных участков катода; r_вх1, r_вх2 - входные сопротивления токоснимающих устройств.

В устройстве поставленная цель достигается тем, что в него введены второй преобразователь, ток - напряжение и вычислительный блок, а катод выполнен с электрически изолированной поверхностью и чувствительными элементами в виде двух неизолированных участков катода, причем второй преобразователь ток-напряжение соединен с вторым концом катода, выходы первого и второго преобразователей соединены с входами вычислительного блока, выход которого соединен со входом регистратора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - эквивалентная схема электрохимического датчика.

Устройство содержит электрохимический датчик (катод 1 - анод 2), источник постоянного напряжения 3, два преобразователя 4 и 5 ток-напряжение, вычислительный блок 6 и двухканальный регистратор 7.

Способ реализуется следующим образом.

В поток помещают проволочный катод 1, закрепленный на державке, или пленочный катод, напыленный на обтекаемой поверхности, электрически изолированный от электропроводящей жидкости за исключением двух участков, которые являются чувствительными элементами катода. Анод 2 размещают на обтекаемой поверхности и подключают к источнику постоянного напряжения 3.

На неизолированных участках катода протекает реакция восстановления активных ионов раствора электролита. Этим обуславливаются предельные диффузионные токи I₁ и I₂, которые зависят от гидродинамических параметров потока электропроводящей жидкости в точках, где расположены неизолированные участки катода. Токовые сигналы I и I с двух концов катода поступают на преобразователи ток-напряжение. Исходя из эквивалентной схемы (фиг. 2) можно составить систему двух линейных уравнений относительно токов I₁ и I₂, решив которую, получим формулы (1).

Вычисление токов I₁ и I₂ происходит в вычислительном блоке 6 по формулам (1). Значения предельных диффузионных токов с выхода вычислительного блока поступают на регистратор 7. (56) Накоряков В. Е. и др. Электродиффузионный метод исследований локальной структуры турбулентных течений. Новосибирск. Институт теплофизики.

Формула изобретения

1. Электрохимический способ измерения гидродинамических параметров потока электропроводящей жидкости, заключающийся в измерении предельного диффузионного тока, протекающего через катод, помещенный в поток и определении искомых параметров потока по величине измеренного тока, отличающийся тем, что измеряют токи I⁽_Σ¹⁾ и I⁽_Σ²⁾ с двух концов катода, содержащего два неизолированных от электропроводящей жидкости участка, положения которых соответствуют исследуемым точкам потока, а токи I₁ и I₂, по которым судят об искомых гидродинамических параметрах, определяют по формулам I₁= I⁽_Σ¹⁾(r₁+ r₂+ r_вх1)/r₂- I⁽_Σ²⁾(r₃+ r_вх2)/r₂ I₂= -I⁽_Σ¹⁾(r₁+ r_вх1)/r₂+ I⁽_Σ²⁾(r₂+ r₃+ r_вх2)/r₂ где r₁, r₂, r₃ - сопротивления электрически изолированных участков катода; r_вх1, r_вх2 - входные сопротивления токоснимающих устройств.

2. Электрохимическое устройство для измерения гидродинамических параметров потока электропроводящей жидкости, содержащее катод, анод, источник постоянного напряжения, подключенный к аноду, преобразователь тока-напряжение, соединенный с одним из концов катода, и регистратор, отличающееся тем, что в него введены второй преобразователь ток-напряжение и вычислительный блок, а катод выполнен с электрически изолированной поверхностью и чувствительными элементами в виде двух неизолированных участков катода, причем 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2