Электрохимический способ измерения параметров гидродинамического пограничного слоя

 

359707

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республнк

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.Ч11.1970 (№ 1458445/18-10) М. Кл. Н Olg 9/22 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.Х1.1972. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 04.1.1973

Комитет по аелам изобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 621.314.262 (088.8) Авторы изобретения

Б. М. ГВафов, В. Г. Левич, П. Л. Jlyeoeeee, В. М. Мидлеч, М. А. Новицкий и Л. А. Соколов

Институт электрохимии АН СССР

Заявитель

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ

Изобретение относится к области электрохимических преобразователей неэлектрических величин в электрические и может быть использовано для построения преобразователей параметров гидродинамического пограничного слоя в электрический сигнал.

Известные электрохимические способы измерения параметров гидродинамического пограничного слоя не обеспечивают необходимой точности измерений и помехозащищенности схемы.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений. Это достигается тем, что в гидродинамический пограничный слой вводят, по крайней мере, два основных электрода, на электроде, расположенном выше по потоку, генерируют переменную во времени концентрацию второй формы ионов электроактивного вещества посредством пропускания переменного электрического тока в цепи генерирующего и вспомогательного электродов, а о величине измеряемого параметра судят по передаточному коэффициенту между генерирующим электродом и вторым, расположенным ниже по потоку основным электродом. Для упрощения измерительной схемы генерируют импульс концентрации второй формы электроактивного вещества посредством пропускания импульса электрического тока в цепи генерирующего и вспомогательного электродов, а о величине измеряемого параметра судят по времени, прошедшему от момента подачи импульса тока на генерирующий электрод до момента появления импульсного сигнала в цепи располо5 женного ниже по потоку основного электрода.

Кроме того, по цепи генерирующего электрода пропускают импульс электрического тока, дополненный переменной периодической составляющей, что повышает помехозащищенность

10 измерительной схемы.

На чертеже схематически представлено устройство для осуществления предлагаемого способа.

При движении жидкого раствора электроли15 та относительно поверхности электрода, включенного в электрическую цепь, существует зависимость между касательным напряжением в пристеночном слое жидкости и электрическим состоянием электрода, омываемого по20 следней.

В связи с тем, что электрод электрохимической системы может быть изготовлен любой конфигурации и очень малых размеров, тосуществующую зависимость можно использо25 вать для измерения локальных параметров гидродинамического пограничного слоя непосредственно у межфазной границы жидкость— твердое тело, а также в глубине слоя.

В исследуемое тело 1 заподлицо с его по30 верхностью встраивают, по крайней мере, два

359707

Заказ 4199/16 Изд. М 1771 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ

Типография, пр. Сапунова, 2 электрода, расположенных последовательно по направлению омывающего поверхность потока.

Первый по потоку электрод 2 является генерирующим, второй по потоку электрод 8— считывающим. Для замыкания электрической цепи в любом месте потока располагается вспомогательный общий электрод 4. При наличии в жидкости хотя бы одной, например, восстановленной формы ионов ток от источника б, проходя по цепи общего и генерирующего электродов, вызывает потребление этой формы ионов на общем электроде и выделение второй окисленной формы ионов на генерирующем электроде в количестве, пропорциональном (по закону Фарадея) прошедшему количеству электричества. Выделившаяся на генерирующем электроде форма ионов гидродинамическим потоком переносится в направлении скорости потока, т. е. к электроду считывания

8 и регистрируется измерительным устройством б. При включении в цепь электродов 2 и 4 генератора переменного тока и после установления электрического режима цепи концентрация поступивших к электроду 8 ионов определяется скоростью потока в пристеночном слое, и выходной сигнал может сниматься в цепи электродов 8 и 4. Коэффициент передачи от электродов 2 и 4 к электродам 8 и 4 определяется состоянием пограничного гидродинамического слоя.

Применяя любой метод измерения коэффициента;передачи можно судить о параметрах слоя.

Измерение коэффициента передачи требует тщательного аппаратурного оформления и представляет определенные трудности.

Для упрощения процесса измерения вместо генератора переменного тока предлагается включать в цепь электродов 2 и 4 генератор импульсного тока. В этом случае импульсное выделение второй формы ионов вызывает локальное изменение концентрации, которое переносится к электроду 8. По времени между импульсом в цепи электродов 2 и 4 и импульсом выходного сигнала в цепи электродов

8 и 4 можно судить об измеряемых параметрах.

Для улучшения помехоустойчивости измерительной схемы целесообразно генерирующий импульс электрического тока заполнять высокочастотной составляющей. При этом считывание производится селективной схемой на частоте заполнения импульса.

Предмет изобретения

1. Электрохимический способ измерения параметров гидродинамического пограничного слоя, например локального значения нормального градиента тангенциальной скорости потока, основанный на использовании составляющей электрохимической окислительно-восстановительной системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в гидродинамический пограничный слой вводят, по крайней мере, два основных электрода, на электроде, расположенном выше по потоку, генерируют переменную во времени концентрацию второй формы ионов электроактивного вещества путем пропускания переменного электрического тока в цепи генерирующего и вспомогательного электродов, а о величине измеряемого параметра судят по передаточному коэффициенту между генерирующим электродом и вторым, расположенным ниже по потоку, основным электродом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерительной схемы, генерирует импульс концентрации второй формы электроактивного вещества путем пропускания импульса электрического тока в цепи генерирующего и вспомогательного электродов, а о величине измеряемого параметра судят по времени, прошедшему от момента подачи импульса тока на генерирующий электрод до момента появления импульсного сигнала в цепи

40 расположенного ниже по потоку основного электрода.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности измерительной схемы, по цепи генерирующего

41 электрода пропускают импульс электрического тока, дополненный переменной периодической составляющей.