Устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости



Устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости

 


Владельцы патента RU 2444739:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (ГОУ ВПО БашГУ) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости и может быть использовано для повышения информативности геофизических исследований скважин, проводимых с применением термоанемометрических датчиков. Устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости содержит плоскодонную емкость круглой формы, приводимую во вращение от электропривода. На дне емкости расположены лопасти. Над емкостью размещена рейка, концы которой жестко заделаны на подставке. На рейке размещен кронштейн с термоанемометрическим датчиком. Кронштейн имеет возможность перемещения по рейке и может быть зафиксирован в любом ее месте. Технический результат - уменьшение массы и габаритов устройства, снижение временных затрат при эксплуатации и повышение достоверности результатов калибровки. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости и может быть использовано для повышения информативности геофизических исследований скважин, проводимых с применением термоанемометрических датчиков.

Известно устройство для калибровки скважинных расходомеров, содержащее стойку, электронасос, эталонный и калибруемый расходомеры, измерительный участок в виде вертикально установленных и последовательно соединенных труб (патент РФ №2289796, G01F 25/00, 2004 г.).

Недостатком известного устройства является то, что оно занимает довольно большую площадь и производит много шума из-за использования электронасоса для прокачки жидкости. Громоздкая конструкция труб различных диаметров, большой объем рабочих жидкостей, невозможность контролировать режим течения в рабочей трубе существенно ограничивает область применения данной установки. Для проведения калибровки на другой рабочей жидкости требуется трудоемкая операция по замене жидкости и повторная тарировка установки на новой жидкости, что увеличивает суммарное время исследований в различных средах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для градуировки термоанемометрических датчиков, содержащее подставку, резервуар с рабочей жидкостью, термоанемометрический датчик и измерительную аппаратуру (авторское свидетельство СССР №654909, G01P 5/12, 1979 г.).

Недостатком технического решения, выбранного в качестве прототипа, являются достаточно большие внешние габариты и масса устройства. При эксплуатации устройства возникают неудобства, связанные с быстрой заменой рабочей жидкости в случае проведения градуировки в различных жидких средах. Недостатком устройства является также и то, что после проведения одной или нескольких операций калибровки требуется подъем погружающего колокола-вытеснителя в исходное рабочее положение и пополнение резервуара вытекшей рабочей жидкостью. Все это в целом увеличивает временные затраты при эксплуатации установки.

Кроме этого, в прототипе не учитывается режим течения жидкости (ламинарный, турбулентный), влияние краевых эффектов в канале течения в зоне термоанемометрического датчика, что снижает достоверность получаемой при калибровке информации.

Наличие трущихся поверхностей в виде пружин, использующихся для центровки погружающегося колокола-вытеснителя и скользящих контактов, использующихся для съема сигнала с подвижных частей установки, также снижают достоверность получаемой информации при калибровке термоанемометров.

Техническим результатом изобретения является уменьшение массы и габаритов устройства, снижение временных затрат при эксплуатации и повышение достоверности результатов калибровки.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости, содержащем подставку, резервуар с жидкостью, термоанемометрический датчик и измерительную аппаратуру, в отличие от прототипа в него введены лопасти, кронштейн, рейка и электропривод, включающий электродвигатель с редуктором и источник питания электродвигателя, при этом резервуар выполнен в виде плоскодонной емкости круглой формы, на дне которой вдоль радиуса расположены лопасти, над резервуаром горизонтально размещена рейка с делениями, концы которой жестко заделаны на подставке, на рейке размещен кронштейн с закрепленным в нем в вертикальном положении термоанемометрическим датчиком, при этом кронштейн имеет возможность перемещения по рейке и может быть зафиксирован в любом ее месте, а проекция продольной оси термоанемометрического датчика совмещена с диаметром резервуара.

На фиг.1 изображено устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости.

Устройство содержит подставку 1, резервуар 2 в виде плоскодонной емкости круглой формы, на дне которой вдоль радиуса расположены лопасти 3. Над резервуаром 2 горизонтально размещена рейка 4 с делениями. Концы рейки 4 жестко заделаны на подставке 1. Кронштейн 5 с закрепленным в нем в вертикальном положении термоанемометрическим датчиком 6 имеет возможность перемещения по рейке 4 и может быть зафиксирован в любом ее месте, при этом проекция продольной оси термоанемометрического датчика 6 совмещена с диаметром резервуара.

Резервуар 2 приводится во вращение с помощью электропривода, состоящего из электродвигателя 7 с редуктором и источника питания электродвигателя 8.

Показания термоанемометрического датчика 6 регистрируются измерительной аппаратурой 9.

Калибровку осуществляют следующим образом. Резервуар 2 заполняют рабочей жидкостью, в качестве которой используют воду, масло, нефть или их смеси. В резервуар со стоячей жидкостью погружают термоанемометрический датчик 6, с помощью термометра измеряют температуру жидкости, затем осуществляют нагрев термоанемометрического датчика фиксированным током, а показания датчика регистрируют измерительной аппаратурой.

Далее приводят во вращение резервуар 2. С помощью лопастей 3 вращение резервуара преобразуется во вращение рабочей жидкости. После стабилизации скорости вращения всего объема жидкости с термоанемометрического датчика снимают показания.

Линейную скорость потока жидкости, обтекающей термоанемометрический датчик, можно рассчитать из выражения (1)

,

где V - линейная скорость потока жидкости в резервуаре,

ω - угловая скорость жидкости,

n - число оборотов резервуара в единицу времени,

R - местоположение термоанемометрического датчика относительно центра резервуара.

Из выражения (1) следует, что изменение линейной скорости потока жидкости можно добиться двумя способами, а именно, сохраняя постоянной угловую скорость вращения, изменять местоположение датчика относительно центра резервуара или же, изменяя угловую скорость вращения, оставить постоянным местоположение датчика. Техническая реализация первого способа осуществляется путем перемещения по рейке 4 кронштейна 5 с датчиком 6 при сохранении постоянства частоты вращения вала электродвигателя, а реализация второго способа достигается изменением частоты вращения вала электродвигателя при сохранении постоянным местоположения кронштейна с датчиком на рейке.

Измерение времени одного оборота резервуара 2 осуществляется с помощью электронного секундомера, пары герконов с нормально разомкнутыми контактами, размещенных на подставке 1, и магнита, расположенного на вращающемся резервуаре (на фиг.1 не показано).

Предлагаемое устройство позволяет оперировать малыми объемами рабочей жидкости, обладает малой металлоемкостью, что существенно уменьшает его массу и габариты.

Резервуар выполнен съемным, а на дне резервуара расположен вентиль (на фиг.1 не показано), что делает возможным быструю замену рабочей жидкости.

Контроль режима течения жидкости (ламинарный, турбулентный) осуществляется визуально с помощью окрашивания рабочей жидкости. Переход от ламинарного потока к турбулентному осуществляется путем создания искусственных вихрей специальным механическим устройством - турбулизатором, который располагается в резервуаре перед термоанемометрическим датчиком (на фиг.1 не показано).

Устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости, содержащее подставку, резервуар с жидкостью, термоанемометрический датчик и измерительную аппаратуру, отличающееся тем, что в него введены лопасти, кронштейн, рейка и электропривод, включающий электродвигатель с редуктором и источник питания электродвигателя, при этом резервуар выполнен в виде плоскодонной емкости круглой формы, на дне которой вдоль радиуса расположены лопасти, над резервуаром горизонтально размещена рейка с делениями, концы которой жестко заделаны на подставке, на рейке размещен кронштейн с закрепленным в нем в вертикальном положении термоанемометрическим датчиком, при этом кронштейн имеет возможность перемещения по рейке и может быть зафиксирован в любом ее месте, а проекция продольной оси термоанемометрического датчика совмещена с диаметром резервуара.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может применяться для поверки класса измерителей скорости (ИС) движения транспортных средств (ТС), использующих видеокамеру.

Изобретение относится к способу и устройству для возбуждения волн в стержнях с целью калибровки датчиков ускорения и датчиков силы, в частности, с большими амплитудами.

Изобретение относится к малогабаритным вибрационным датчикам угловой скорости (ДУС), в частности к производству и технологии балансировки пьезоэлектрического балочного биморфного чувствительного элемента ДУС.

Изобретение относится к способу калибровки масштабного коэффициента осесимметричного вибрационного гиродатчика угловой скорости, работающего при подаче сигнала (СА) управления амплитудой и сигнала (СР) управления прецессией на вибратор (1), совершающий колебания с заданной частотой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нелинейности выходной характеристики акселерометров. .

Изобретение относится к измерительной технике и технике воздухоплавания, а именно к измерителям параметров полета летательного аппарата (ЛА), и может быть использовано в летных испытаниях летательного аппарата для определения действительных значений воздушных параметров и оценки средств определения воздушных параметров ЛА.

Изобретение относится к области измерений ускорения или импульсов ускорения при наличии направления движения и может быть использовано для тарировки и поверки приборов и устройств, а именно акселерометров.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений, вызываемых колебаниями основания, на котором установлен трехкоординатный акселерометр.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям высотно-скоростных параметров (ВСП) полета, и может быть использовано в летных испытаниях летательной техники в части определения и оценки погрешностей измерения ВСП.

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах контроля, управления и защиты грузоподъемных машин

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерительной технике, и может быть использовано для оценки амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик датчиков угловых скоростей при необходимости их использования в навигационных приборах и других приборах управления

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при изготовлении маятниковых компенсационных акселерометров (МКА)

Изобретение относится к области приборостроения бесплатформенных инерциальных систем ориентации и навигации летательных аппаратов, морских и наземных подвижных объектов, внутритрубных инспектирующих снарядов магистральных трубопроводов и других подвижных объектов

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для установки и предварительной оценки заявленных технических характеристик приборов для измерения угловой скорости и углового положения. Технический результат - создание с минимальными затратами устройства для крепления и предварительной оценки параметров измерительного прибора, предназначенного для использования в различных областях техники с целью измерения, контроля угловой скорости вращения и углового положения в инерциальном пространстве, с обеспечением требуемой минимальной точности осевого перемещения. Достигается тем, что устройство для крепления и предварительной оценки параметров измерительного прибора содержит неподвижное основание, оборудованное устройством горизонтирования, на котором установлено основание, выполненное в виде вертикальной рамочной стойки, оснащенной плоской установочной площадкой, плоскость прилегания которой совпадает с осью симметрии основания, которая в свою очередь совпадает с осью симметрии измерительного прибора. В нижней части стойки жестко закреплен стержень в виде оси, оснащенной в своей центральной части упорным буртиком, а в верхней части стойки 3 выполнено установочное отверстие для размещения угломерного оптического прибора и перпендикулярно ему - резьбовое отверстие для винтового фиксатора. Упорный буртик в нижней части оснащен фаской, имеющей аналогичный профиль с фаской, выполненной в установочном отверстии неподвижного основания. 3 ил.

Изобретение относится к коррекции систематических ошибок в сенсорном устройстве. Сущность изобретения заключается в том, что производится коррекция систематической ошибки сенсорного устройства, имеющего множества акселерометров, сконфигурированных для измерения ускорения силы тяжести. В способе осуществляют: вращение множества акселерометров вокруг первой оси; получение первой группы калибровочных измерений от множества акселерометров в результате вращения вокруг первой оси; определение первой систематической ошибки для каждого из множества акселерометров с использованием первой группы калибровочных измерений; и исключение первой систематической ошибки из измерений сенсорного устройства для коррекции систематической ошибки. Технический результат - устранение или корректирование систематических ошибок в сенсорных устройствах. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам и устройствам для определения чувствительности пьезоэлектрических акселерометров на низких частотах. Сущность способа градуировки пьезоэлектрического акселерометра на низких частотах заключается в том, что акселерометр поворачивают в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы и измеряют с помощью измерительной цепи выходное напряжение акселерометра, при этом предварительно устанавливают на поворотную платформу акселерометр с его осью чувствительности в вертикальной плоскости под любым углом к горизонтальной оси, совмещают центр масс инерционного элемента акселерометра с осью вращении, меняя частоту вращения, поворачивают акселерометр на угол более 360° на каждой частоте, определяют максимальные значения выходных сигналов на каждой из частот, по которым определяют коэффициенты преобразования для построения амплитудно-частотной характеристики акселерометра в области низких частот. Поворотная установка содержит основание, на котором установлена посредством опор вращения платформа, которая состоит из вала и насадки, имеющей горизонтальную площадку для крепления испытуемого акселерометра, при этом насадка установлена с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси вала, на торцевых поверхностях вала нанесена координатная сетка для фиксации их взаимного положения в плоскости сопряжения. Технический результат: уменьшение погрешности калибровки, вызванной действием центробежных сил. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытаний и градуировок акселерометрических датчиков и другой навигационной аппаратуры, определяющей параметры движения различных по назначению объектов. Центрифуга содержит платформу в виде консольной балки с площадкой для изделия на свободном конце, смонтированной другим концом на вращаемом шпинделе. Консольная балка выполнена телескопической. Подвижная часть консольной балки, несущая площадку, связана с другой частью посредством гибкой связи. Достигается разделение радиальных и поперечных нагрузок, воспринимаемых платформой, между двумя ее элементами: гибкой связью и телескопической балкой. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к струнным акселерометрам для автономного определения параметров движения летательных аппаратов и может быть использовано при производстве струнных акселерометров. Сущность изобретения достигается тем, что способ настройки струнного акселерометра, содержащего струну прямоугольного сечения и консольно-закрепленный пластинчатый подвес с грузом, включающий закрепление концов струны между двух плоскостей, предварительно механически обработанных в двух взаимно перпендикулярных направлениях поперек и вдоль струны, и отличается тем, что струну выставляют по оси симметрии подвеса перпендикулярно его плоскости, закрепляют последовательно концы струны на грузе и корпусе при совмещении поверхностей крепления в одну плоскость, сравнивают частоту автоколебаний струны с заданной и при необходимости корректируют длину струны, исходя из выражения: Δ l = ( f − f 0 ) f   l l 2 y + 1 , где Δl - изменение длины струны; f и f0 - фактическая и заданная частота колебаний струны; l и y - длина струны и прогиб подвеса при расположении струны в одной плоскости, при этом вновь механически обрабатывают поверхности крепления до расположения их в одной плоскости, причем длину струны уменьшают, если частота меньше заданной, и увеличивают, если больше, затем прикладывают к грузу в месте крепления струны усилие, плавно изменяющее натяжение струны в рабочем диапазоне частот, и оценивают изменение амплитуды сигнала со струны, добиваясь точной установкой струны попадания частоты и амплитуды сигнала в заданный допуск, после чего проводят термомеханическое старение акселерометра. Изобретение позволяет сократить длительность стабилизации параметров, время сборки и увеличить выход годных струнных акселерометров при изготовлении. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения динамических характеристик датчиков угловой скорости в условиях воздействия на них статических ускорений. Способ основан на использовании двойной центрифуги с независимыми приводами двух платформ - ротора и установленного на нем поворотного стола. Исследуемый датчик угловой скорости устанавливается на поворотный стол таким образом, что ось вращения малого стола совпадает с осью чувствительности датчика угловой скорости. При задании скорости вращения ротора для обеспечения воздействия статического ускорения и скорости вращения поворотного стола, изменяющейся по гармоническому закону, в направлении, противоположном направлению вращения ротора центрифуги, на исследуемый датчик угловых скоростей будет поступать модулированный сигнал угловой скорости заданной частоты. Определение амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик датчика производится путем последовательного изменения частоты задаваемой гармонической угловой скорости, а также сравнения сигналов на входе и выходе исследуемого датчика. Технический результат заключается в возможности оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости при воздействии на них статических ускорений.
Наверх