Устройство для измерения пульсаций скорости потока жидкости

 

О Il И С А Н И Е < 775699

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительнсе к авт. свил-ву

2 (22) Заявлено 02.01.79(2I ) 2705443/18-10 (51) М. Кл. с присоелинениею заявки РЙ

Q 01 P 5/08

Гесудерстеевеьй квинтет (23) Приоритет ее аееек кзебретеккк н еткрыткк

0пуб-енковано 30. 10.80, Бюллетень J% 40 (53) ggf(Дата опубликования описания 10. 11,80

532. 57 4(088.8) (72) Авторы изобретения

А. В. Аржанников, 10. E. Голубев, Ю. М. Косов и B. A. Цвикевич (7I) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕКИЯ ПУЛЬСАЦИЙ

СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ сти потока.

Изобретение о шосится к области измерений параметров движения, предназначено для исследования движения жидких сред и может быть использовано для измерения трех ортогональных составляющих вектора пульсации скорости потока жи5 дкости, в частности пресной и морской воды при проведении гидродинамических иссл едоваиий.

Известны устройства для измерения

Ортогональных составляющих вектора пульсации скорости потока электропроводкой среды, содержащие постоянный магнит и измерительные электроды 11).

Однако эти устройства позволяют и>мерять одновременно только две компоненты вектора пульсаций скорости потока.

Известно также устройство для измерения пульсаций скорости потока жидкости (2J, являющееся наиболее близким по технической сущности к изобретению. Это устройство содержит магнитную систему с двумя симметрическими зазорами в рабочей части,. заполненными диэлектриком, иа поверхности которого в центрах зазоров установлены электроды, а измерительный блок содержит схему сложения и Выч ит & ни я е K ВхОда м KQTop bIx пОделю чены электроды. Капряжения на выходах схем сложения н вычитания пропорциональны продольной и поперечной составляющим вектора пульсаций скорости потока жидкости.

Практически любое течение жидкости— это трехмерное движение, в котором непрерывно существует поле пульсационных скоростей. За исключением ламинарных течений такое течение является обычным состоянием движущейся жидкости.

Исследования поля пульсационных скоростей требуют одновременного измерения трех Ортогональных составляющих вектора скорости. Известное устройство не предназначено для одновременного. измерения трех компонент вектора пульсаций скоро77 56

Ъ .

Р г = (b" ú1 4 д (1 С 1

Цель изобретения- одновременное измерение трех ортогональных компонент вектора пульсаций скорости потока жидкости.

Указанная цель достигается тем, что магнитная сист ма выполнена в форме тела вращения, электроды установлены в вершинах криволинейного квадрата„ центр которого расположен на оси тела вращения, а осевая линия каждого из зазоров, на которой находится пара электродов, образована пересечением поверхности тела вращения плоскостью, содержащей нормаль к поверхности вращения в точках расположения электродов этой пары, при этом магнитная система пюмешена в диэлектрический кожух, а в измерительный блок введена схема алгебраического вычитания, к входам которой подключены электроды, лежащие в одной осевой плоскости и установленные в раз ных зазорах.

На фиг. 1 — показан датчик, вид спереди с пояснением физического принципа работы, на фиг. 2 — осевой разрез датчика плоскостью, симметрично расположенной по отношению к электродам; на фиг. 3 — разложение вектора пульсационной скорости на компоненты в системе естественных ортогональных координат

О, Х, Х, Х на фиг. 4 — блок-схема устройства.

Устройство для измерения пульсаций скорости потока жидкости состоит из электродов 1 — 4, расположенных так, что они образуют вершины криволинейного квадрата. В корпусе 5 размещена магнитная система 6 с наружной поверхностью в виде полуэлипсоида вращения с постоянным магнитом в основании с двумя зазорами 7 и чередующимися полю- 40 сами. Осевая линия каждого из зазоров образована пересечением плоскостью, перпендикулярной к поверхности магнитной системы 6. Наружная поверхность мат нита защищена диэлектриком, образующим защитный кожух, и вся система жестко соединена с корпусом 5. Угол между меридиальной линией и нормалью к осевой линии зазора на поверхности датчика в точках расположения измерительных элек- 50 тродов обозначен g . Измерительный блок содержит одну схему 8 суммы и две схемы 9 разности.

Схемы 8 и 9 алгебраического суммирования и вычитания соответственно подключены к паре электродов 1, 2, лежащих на одной осевой плоскости и установленных в разных зазорах. Вторая схе99 ф ма 9 алгебраического вычитания подключена к другой паре электродов 3, 4, лежащих в осевой плоскости, ортогональной к предыдущей, и установленных в тех же зазорах.

Работа устройства заключается в следующем.

Напряжение., снимаемое с электрода относительно металлического корпуса 5 датчика, обусловлено взаимодействием набегающего потока жидкости с магнитным полем рассеяния постоянного мат нита преобразователя и в соответствии с формулой Ампера зависит от векторного произведения скорости и индукции магнитного поля.

В этом случае, в соответствии с правилом векторного умножения, напряжения ) (где j =1,2,3,4, — номера электродов) будут (фиг. 1) О " P 1 2- аЗ П f5 >

0 К Ь о ь п Ъз> (=КВ где К вЂ” коэффициент размерности, P (1 =1,2,3,4, ) — угол между вектором скорости и индукции, отсчитываемой от вектора скорости по часовой стрелке.

Как показано на фиг. З,ЧО1, V()g — проекции вектора пульсационной скорости Чо на координатные плоскости Х О;X > и

Х 4О, Х> соответственно.

Углы (. ) (4 1,2,3,4) в системе естеcTB8HHbIx ортогональных координат

О Х, X>, X> (фиг. 1, 3) таких, что ось

О„ Х„всегда направлена по касательной к линии тока жидкости. связаны (фиг. 1) с технологическими углами g,,характеризующими направление вектора магнитной индукции В в точках установки электродов и углами Ж

В этом случае можно записать

Ь П P, each(g-a >); &1П Ъ2--СОВ(И,, sin p3 = coo(y (Х 2 sin $4=С05(35" 4- g.,,2 .

Суммирование сигналов с электродов 1, 2 дает

U, =2kBYО у4псс,q ь п =-2КВЧ„ь и у, т е. сигнал, зависящий только от компоненты пульсационной скорости Y °

77 5699

03.02.7 8. (Ри .1

Риз. г

Аналогичный результат получается при суммировании сигналов с электродов 3,4.

Разность сигналов с электродов 1,2 и 3,4 дает соответственно

О,< -2 6 р совх,> сов у = 2КВЧ со у, 0 4, =-2к 6 v> cog e со g -2KHv>cong, т.е. сигналы, зависящие только от компоненты Ур и V< пульсационной скорости соответственно.

Таким образом; обеспечивается одновременное получение сигналов, соответствующих изменению любой из трех ортогональных компонент Ч», Ч, Ч, вектора пульсационной скорости 7р.

Кроме того, устройство может быть использовано при исследованиях гидродинамических процессов Мирового океана, турбулентных каналов и турбулентных течений, гидродинамических процессов гидротехнических сооружений и т.д.

Формула изобретения

Устройство для измерения пульсаций скорости потока жидкости, содержащее магнитную систему с двумя симметрич ными зазорами, заполненными диэлек- Зр триком, и с установленными на поверхности зазоров электродами, а также измерительный блок, включающий схемы алгебраического сложения и вычитания, к входа 4 которых подключены электроды, отли ьающееся тем, что, с целью одновременного измерения тоех ортогональ ных компон мп. вектора пульсаций скорости, магнитная система выполнена в форме тела вращения, электроды установлены в вершинах криволинейного квадрата, центр которого расположен на оси тела вращения, осевая линия каждого из зазоров, на которой находится пара электродов, образована пересечением поверхности тела вращения плоскостью, содержащей нормаль к поверхности вращения в точках расположения этой пары электродов, при этом магнитная система помещена в диэлектрический кожух, а в измерительный блок дополнительно введена схема алгебраического вычитания, к входам которой подключены электроды, лежащие в одной осевой плоскости и установленные в разных зазорах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 396626, кл.Cj 01 P 5/08„1973.

2. Авторское свидетельство по заявке hb 2576448/18-10, кл.(j01 P 5/08, 77 5699

Составитель В. Назарова

Текред И.Асталош . Корректор М. Шароши

Редактор И. Грузова филиал !!!!!! Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 7758/61 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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