Электрохимический способ измерения параметров гидродинамического пограничного слоя

сь/ ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОБУСНОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ Соевое Сояетс:км Социоттистииескки Республик(5 Кл,з0169 ением заявки прис осударственныи номитетСовета Министров СССРоо делая изобретенийи открытий 3) Приоритет3) Опубликовано 05.01,75 Бюллетень4 53) УДК 61 35 (088 сания 28.02. 77) Авторы изобретения Нигматулл К. Евдокимов, И. К, Насыров и Е. Ф. Базло ационный ииститу 71) Заявитель мени олева асио ика А.) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕН ПАРАМ ЕТРОВ ГИДРОДИ НАМ ИЧ ЕСКОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯсится к обла Изобретение одинамических изттользовано для идинамического поэлектропроводящекального значенитангенциальной сной скорости,ти гидробыть истров гидропотока мерений и может змерения параме граничного слоя й жидкости, напр я нормального г корости, средней тмер ло- радионта прис 61) Дополнительное к ав 22) Заявлено 28.01,75 (р азанский ордена Трудов им. акадИзвестен электрохимический способ иэ О Мерения параметров пограничного слоя 11, Ьключающий два, расположенных по потоку, оосновных электрода и вспомогательный электрод, При помощи электрода, расположенного выше по потоку, генерируют (инжектиру 1 от) переменные или импульсные концентрационные сигналы путем пропускания переменного или импульсного электрического тока в цепи генерирующего и вспомогательногоэлектродов. Введенные таким образом концент рационные сигналы сносятся потоком до второго электрода и воспринимаются им в ви-:, де, соответствующего концентрационным сит. налам, изменений выходного тока, О величине излтеряелюго параметра гидродинами ческого пограничного слоя судят по первраточному коэффициенту между генерирукщим электродом и вторым электродом илипо времени, прошедшему от момента подаЧи импульсов тока на генерирующий электрод до момента появления импульсного сиг,тала в цепи расположенного ниже по потокуосновного электрода, Однако точность измренин по этому способу зависит от характера течения жидкости, При турбулентномхарактере движения точность измеренияуменьшается вследствие того, что случай.ные флуктуации скорости давления температуры разрушают или искажают форму концентрационных сигналов в процессе перенеса их от одного электрода к другому и за;трудняют как определение искомого передаточного коэффициента, так и момента появленни импульсного сигнала у цепи нижнегопо потоку электрода. Неизбежные физикохимическпе измерения состояния поверхнос,ти электродов и состава жидкости средыизменяют коэффициенты передачи электродови ухудшают повторимость результатов изл 1 оРеп ий,,нее сна раз поверхность основного электрда, вводят в турбулентньей или ламиееарнц,ееограничньей слой концентрационные сигееальпутем пропускания электрического тока отисточника 10 в цепи инжектирующего 9 ирспомогательного 3 электродовВВеденньееконцентраци Онные сигналы сносятся вниз ното1компоследовательнона электроды 1 и 2 ивобпринимаются ими для дальнейших корреляциойее ных вычислений в устройстве 8. По положе 1ееию максимума взаимной корреляционнойеункции входных сигналов, зависящего отееременй прохождения концентрационных ситкапов между электродами 1 и 2, оцениваютизмеряемый параметр.8 средах с малой концентрацией электроактивееого вещества чувствительность воспрйятия сигналов электродами 1 и 2 уменьшается. Конце 11 граееию элекгроакгивной формы 2 О ".южно увеличить, генерируя ее с помощьюэлектрода 9, пропуская через него и черезВспомогатеееьный электрод 3 постоянныйэлектрический ток от источника 10, Н турбулентном поле потока В соответствии с 5 флукгуацичми скорости образуются локальНВЕе неоднородности в генерированной электреты1активной форме, когорые, по мере сноса попотоку, воспринимаются последовательно оо:новнылеи электродами 1 и 2, а их выходные еО сигналы усиления подаются на корреляционное экстремальное устройство 8. Мель изобретения - повьпиение ток 1 ностее 1и стабильности измерения параметров гидродинамического пограничного слоя,. Зто достееается тем, что преобразуют с помощьЕО Ор;овньех электродов флуктуации град 1 еетгаонцентрации ионов электроактивного Вещества в двух последовательн ех точках турбуккккого пококк к сооккексткуюиы фкКкку 4и электрических токов электродов,;:;змеЯЮТ ВзаИМНуЮ КоррЕЛЯЕЕИОННуЮ )у НКЕЕИЮ кЕЕГЗр 5 е1 туаций токов электродов и по Величине Вреенной задержки максимума взаимной коррвкляционной фунешии определяют величину измеряемого параметра, В поток,вьгше осиовньех электродов, вводят ИМЕглтьсь 1 к-".:,"еег;а;ееии второй формы ионов.Кроме того, для увеличения чувсгв 1 етеле. -7ности основных электродов в турбулентномпотоке с малой концентрацией элекгргакг 11 В в .,ной формы в лоток, Вьиие основных электро=дов, вводят непрерывно ВО времени рое 1 олн 1-;.тельную концетрациео электроактиве 1 ого вещества.На фиг, 1 изображена струкгур 1 еая схема,поясЕеяюшая предложене 1 ый способ 11 злЕеренияЕтарамегров турбулентного пограе.ичеЕОе о слояна фиг. 2 - структурная схема, поясняю 1 паяспособ измерения с иеЕжекгирующим генерее"фрующим электродом,ЭлекгрохилЕический спОсоб и 31;ерее 111=,. ВИРЕОщЧаЕт Два ПЛаГИЕЕОВЬЕХ ОСНОВИЕ:.";.; ЭЕЕЕ; с;к -и 2, вспомогательный плаги 11 овь;Й;.;ги .,-,клевый электрод 3, усгаеЕОВленные В пееоскос"ти стенки 4, Ееа которой сформирован исслеДУЕМЫЙ ГИДРОДИНЗМИЧЕСКИЙ ПОГРа;111 кЕЕЕЫЙЕ СЛОВ, Зисточник 5 11 апряжеиия питания основныхэлектродов, усилители 6 и 7, корреляцееое"ное экстремальное устройство 8. Содержащееблок регуепЕруемого запаздыване 1 яе блок умножения, низкочастотный фильтр и эеесгремаль 4 ОНЫЙ РЕГУЛЯТОР, ИнжЕКГИРУЮЕЦИЙ ИЛИ ЕЕИЕкЕЛЭ;вый электрод 9 и истопник 10 имггульсногоИЛИ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРЕЕкЕЕСКОГО тОКа.С помощью расположенных по потоку (смк,4 кФеЕг, 1) основных электродов 1 и 2, представеееЕющих горцы платиновьгу гееэоволое 1 дц"алеетрол 1 Ок 05-0,3 мл 1, ВосприеЕилеаюг флук туации градиента коеецентрации и усиливаютвыходные токи электродов 1 и 2 усилителя- Эеми 6 и 7, С выхода усилителей сигналы гео;.Да ЮГ На ВХОДЫ У С ТРОЙСТВа 8 к К ОГОРОД ВЫЧ ЕЕСъляег Взаимную корроляцЕЕО 1111 ую функцию сеегмЕЕаЛВ И ОПРЕДЕЛЯЕГ ПОЛОЖЕНИЕ ЕЕ МаКСИМУкяаи по нему судят об измеряемом параметре, Я. еееее 1 ри леер О 31 еачееиеи нормального градиеегжтае 1 гоещзле.ной скорости потокаС пом лиьл) инжектирующего г 1 лати нового1. ИЕ ГИНЕ,Э НОГО ЭЛЕКГрОда О (СМф 11 Гк Е) СН.ЕОиедд 1:1 е поЕеерхееосеи, превьешаео 1 ией но ме Ее Турбулееетное движение характеризуются как движение отдельных обьелеов жидкости различной формы и размеров, которые, иерее меиеаясь с потоком в течене 1 е некоторого еврел 1 ени (зависящего от скорости и услов 1 ей течения), сохраеиюг свою структуру, Указеа.ные неоднородности потока являются естест вееене,1 м эквивалентом искусственно создавам елеых ееоееценграциоееных сигналов с помощью инжектирующего электрода и заменяют их, В турбулентных средах можно обходиться без инжектирующего электрода, что упро щает измерительную часть, Основные электроды располагают друг от друга на расстоянии, ееа когороле структура неоднородностей не успевает значительно исказиться, При кЭГОМ СИГНаЛ, СНЯТЫЙ С ВЫХОДа ПЕРВОГО ЭЛЕК.Трода, с определенной идентичностью повтое ряется на выходе вгорого электрода, расположеилого ниже по потоку, с некоторым Временным запаздыванием. Это временное запаздывание сигналов соответствует вро,мепи прохождения неоднородностями потока расстояния между зиекгродами и положению 1 МаКСЕЕМуЛЕа ВЗЛИМЕЕОЙ КорреляцИОННОЙ функкк ции на временееой оси, Положение максиму ,ма коя)еляционное 1 функции позволяет судить о значении измеряемьех параметров,например средней пристенной скорости по,тока й нормальном градиенте тангенциаж,ва Е.23 позволяет оперировать случайнымисигналами, каковыми являются флуктуации,градиента концентрации на электроде В турбулентном потоке, а также искаженные по:током импульсные или непрерывные концен- Ие;трационные сигналы инжектирующего электрода. Определениеположения максимумавзаимной корреляционной функции, характеризующего измеряемый параметр, осуществляется в существующих корреляционных 11;экстремальных устройствах с высокой точностью, поскольку эти устройства с точкизрения техники измерения являются измерителями компенсационного типа. Методическая погреецность измерения подобных усъ 20ройств составляет доли процента, что в конечном счете обуславливает точное измерение параметров пограничного слоя. Другимфактором, способствующим точности измерения, является резко выраженный макси- Имум взаимной корреляционной функции, чтоОблегчает определение его положения,Физико-химические цэмеренця состоянияповерхности электродов ц состава среды,равносильно дополнительному случайному факМтору, накладьеваюецемусее на воспринимаемыесигналы, иреевоееят к Вергикальнолеу дрейфумаксилеума корреляционной функции, однакоположение максимума на временной оси, покоторому судяг Об измеряемом паралетрене изменяется, Вследствие этого сохраееяется стабильность измерения эпел 1 способом,Возможность измерения при ламинарномтечении, в котором Отсутствуют структурныенеодееородееостц ц дополнительное повышениеточности, достигается прц использованиикоеецентмщиошеьк импульсОВ ВВОдимых еееьжектцрующим электродом. Взаимная коррвпяццоееееая функция импульсов концентрациивоспрцнцлеаемых основными электродами;,имеет треугольную форму, поэтому положеНие максимума вершины треугольника Определяется с больецей точностью,Способ повышает точность и стабильностьпроводимьк цзл 1 ерееиеее следовательно, споМсобствует получении достоверной информ 1 ици,повыецакецей эФФективность научных эксперцМентов,Кроме того, повышение стаоеельееоо 18 и точности измерений умвньецает затратысредств и рабочего времени на профилактикуизмерительной системы,; Формула изобретения 1, Электрохимический способ измерения параметров гидродинамического пограничного слоя, например значения нормального;градиента тангенциальной скорости потока основанный на использовании составляющей элвктрохимической окислительнс-восстановительной системы и определении времени про хождения структурными неоднородностями 1потока расстояния между двумя основными :,электродами, введенными в пограничный слой, о т л и ч а ю щ ц й с я тем, что, с целью повьпцения точности и стабильности измер ния, преобразуют флуктуации градиента концентрации ионов электроактцвного вещества в двух последовательньк точках турбулсеет ного потока с помощью основных электродов в соответствующие флуктуации электрцческцх токов электродов, измеряют взаимную коррьляционную функцию флуктуаццй Гокое электро дов и по величине временной задержки леаксцмума взаимной корреляциоееееой функции Определяют величину измеряелеого геараметра.2, Электрохилеическийе способ измерения поп.1, отличающийся том, что в поток, вьпце основньк электродоез Ввг- дят импульсы концентрации второй форлеец ионов. с 3. Электрохцмцческцй способ измеренияпоп.1, Отличающийся том,что, с целью увеличения чувствительеьостиосновных электродов в турбулентном потокес малой коепееееграцией элсктроактшцеой форМЫ, В ПОГОК ВЫШЕ ОСЕЕОВЕЕЬК ЭЛЕКТРОДОВ, ВВОдят непрерывно вэ Врелееии дополнцтельнуео,концонтраццю элекгроактцвного вепества. Источники информации, принятые во внлманце при экспертизе:1, Лвторское свидетельство ."м 35 е 707 Н 01 С 9/22 09.07,70,2, Беееогееазов И, 11, и др, "Корреляционные экстрелеальцые системы, М"Сэее гг ое радио, 1974 стр. 59-11.Фиг Лакица 5517/254 Тираж 963ЦНИИПИ Государствею ого комитета Сопо делам иаобретений и113035, Москва, Ж, Раушс Подписное вета Министров ткрытий кая набд, 4/5ка филиал ППП нт", г, Ужгород, ул. Проектна Составитель И ОрловаО, Филиппова Техред А. Богдан Корректо