Устройство для измерения параметровдвижения одиночной магнитной твердойчастицы

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з 6 01 Р 5/08 с присоединением заявки ИоГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОДИНОЧНОИ МАГНИТНЫМИ ТВЕРДОЙ ЧАСТИЦЫ Изобретение относится к технике измерений основных гидродинамических характеристик твердой частицы (локальной скорости движения частицы, скорости ее вращения, пространственных координат частицы), находящейся внутри трубопровода, заполненного движущейся суспензией. Измерение указанных характеристик позволяет изучить гидродинамическое взаимодействие между потоком вязкой жядкости и концентрированной системой взвешенных твердых частиц.Известно устройство, состоящее из сердечникаиз магнитного материала,. 15 имеющее одинаковое поперечное сечение по всей его длине, равномерно намотанной на сердечнике катушкой, постоянным магнитом и устройства, соединенного с движуцимся телом и пред назначенного для перемещения магнита относительно сердечника и катушки в соответствии с перемещением тела, позволяющее измерять локальную скорость движения твердой частицы и на правление ее перемещения. Устройство позволяет получить электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна скорости перемещения движущегося в магнитном поле тела, а поляр ность выходного сигнала зависит от направления перемецения тела относительно сердечника иэ магнитного материала с нанесенной на нем обмоткой (1.Недостатками устройства являются невозможность измерения скорости вращения, пространственных координат частицы, а также наличие устройства, соединенного с движущимся телом и перемещающее магнит в соответствии с перемещением тела.Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство, содержащее феррозондовые датчики, подключенные к источнику питания и блоку регистрации 21. Недостатком устройства является возможность такой ориентации частиц, при которой вектор напряженности магнитного поля частицы будет перпендикулярно вектору поля датчика, В результате частица пройдет мимо датчика незамеченной. Диапазон измеряемых параметров известного устройства ограничен одномерным движением частиц в плоскости. В частности, рассматриваемое устройство не позволяет измерять локальные значения магнитных частиц параметров, необходимых для проведе 838579ния исследования в области гидродинамики дисперсных систем,Цель изобретения - создание устройства, измеряющего одновременно с локальной скоростью движения частицы, скорости ее вращения и определяю 0 щего пространственные координаты час тицыПоставленная цель достигнута тем, что устройство снабжено отборником, выполненным в виде участка трубопровода, на котором размещены феррозондовые датчики, при этом изМерительные оси двух датчиков ориентированы параллельно оси трубопровода, а два других датчика - перпендикулярно оси трубопровода, причем датчики в каждой паре подключены к источнику питания в противофазе.На фиг. 1 показано взаимное расположение феррозондовых датчиков на трубопроводе; на фиг. 2 - функциональная схема устройства.Устройство для измерения параметров одиночной магнитной твердой частицы содержит феррозондовые датчики 1-4, которые расположены в одном се-. чении немагнитного отборника-трубопровода 5. Датчики 1 и 2 образуют 20 первую пару и расположены перпендикулярно оси трубопровода навстречу друг другу, а датчики 3 и 4 образуют вторую пару и расположены параллельно оси трубопровода напротив друг друга. Датчики 1-4 возбуждаются током переменнои частицы от источников 5 и 6 питания 4-канального магнитометра 7. На магнитометр 7 с измерительной обмотки датчиков 1-4 поступают электрические сигналы, которые, преобразуясь в импульсы квазипостоянного тока, поступают на вход многоканального светолучевого осциллографа 8.Устройство работает .следующим образом,ЗО Немагнитный трубопровод устанавливается в исследуемое сечение реактора. Реактор заполняется жидкой фазой и немагнитной суспензией.Магнитная твердая частица подбирается по плотности равной плотности твердой фазы суспензии, Магнитная частица вводится в суспензию и движется вместес потоком в реакторе. Когда частицапопадает в магнитное поле 4-х феррозондовых датчиков, возникает взаимодействие магнитных полей частицы идатчиков. Так как датчик представляет собой магниточувствительный элемент, регистрирующий изменение вектора магнитной индукции, то на выходе каждого из датчиков возникает ЭДС,пропорциональная составляющей вектора магнитной индукции на ось датчика. Переменная ЭДС поступает наэлектронный блок магнитометра 7, усиливается, детектируется, и в виде импульсов квазипостоянного тока посту пает на осциллограф 8, Известно, что интенсивность воздействия частицы на датчик пропорциональна кубу расстояния, но так как магнитная частица в потоке суспензии непрерывно вращается, тем самым изменяя ориентацию вектора магнитной индукции, пиковое значение импульса квазипостоянного тока с выхода магнитометра 7 зависит не только от расстояния частицы до дат- . чика, но и от ориентации вектора магнитной индукции частицы относительно оси датчика. Применяя две пары феррозондовых датчиков, одна из которых ре гистрирует нормальную составляющую вектора магнитной индукции, а вторая пара - тангенциальную и, одновременно записывая на осциллографе сигналы с 4-х датчиков, можно по величине импуль - сов тока определить трехмерную коорди нату положения частицы в сечении трубо провода. При этом по временной развертке определяются скорости движения магнитной частицы в исследуемом сечении трубопровода. При вращении частицы вокруг своей оси меняется полярность выходного сигнала. Таким образом, по частоте изменения полярности выходных импульсов определяется скорость вращения частицы,Для измерения координат и составляющих скорости частицы, локализованных в сравнительно малом объеме пространства, соизмеримого с размерами частицы, датчики, расположенные на од ной оси, подключены к источникам питания в противофазе. В этом случае диаграмма напряженности магнитного по ля имеет вид узкой пластины, Соответственно объем, в котором будут регистрироваться исследуемые параметры магнитной частицы, совпадает с объемом этой пластины.Для того, чтобы исключить взаимное влияние датчиков, расположенных на разных осях, годключение этих датчиков к источникам питания осуществляется поочередно.Таким образом, устройство благодаря наличию четырех одинаковых феррозондовых датчиковрасполагаемых опре деленным образом в исследуемом сечении закрытого трубопровода, позволяет в отличие,от известных устройств по измерению скоростей движения твердбй частицы, измерять дополнительные цинамические характеристики одиночной твердой частицы, а именно, скорость ее вращения и пространственные координаты в исследуемом сечении трубопровода.Формула изобретенияустройство для измерения параметров движения одиночнои магнитной твердой частицы, содержащее феррозондовые датчики, подключнные к источнику питания и блоку рс 1 и грации, о т838579 фиг. г,2 Составитель В. НазароваРедактор А, Долинич Техред З,фанта КорректорО Билак 8/67 Тираж 907 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, И, РаушПод омитета СССР открытий кая наб., д, Заказ исное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью одновременного измерения скорости вращения частицы и локальных значений ее пространственных координат,оно снабжено отборником, выполненным в виде участка трубопровода, накотором размещены феррозондовые датчики, при этом измерительные оси двухдатчиков ориентированы параллельнорси трубопровода, а двух других -перпендикулярно оси трубопровода,причем феррозондовые датчики в каждойпаре подключены к источнику питанияв противофазе. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3943443,кл. 324-163, 1976.2. Авторское свидетельство СССРР 293211, кл. 6 01 Р 11/00, 1969прототип).