Способ градуировки преобразователей пульсаций удельной электропроводимости

Союз Советскик Социалксти чески к РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЗЬСТВУ 11) 785708(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 22 Л 3.78 (21) 2 б 87863/18-25с присоединением заявки Ио -(51)м. к . С 01 И 27/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПУЛЬСАЦИЙ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТИ Изобретение относится к Области электрических измерений и может быть использовано для градуировки и поверки преобразователей пульсаций удельной электрической проводимости (УЭП) жидких сред, применяемых в химической промышленности, в исследованиях турбулентных потоков и в морской кондуктометрии.Известен способ градуировки преобразователей пульсаций УЭП с помощью динамического эквивалента (1. Поэтому способу реальный жидкостный поток заменяется мерой электрической проводимости, значение которой изме няется по известному закону. Однако градуировка по этому способу сопровождается большими погрешностями, так как не учитываются искажения потока телом преобразователя и его прост ранственное осреднение.Наиболее близким по технической сущности является способ градуировки преобразователей УЭП с помощью тепловых меток, который основан на введении в чувствительную зону преобразователя неоднородности со значением УЭП, отличающимся от УЭП среды и созданной за счет быстрого локального наг рева лучем лазера жидкости в движу щемся потоке. Градуировка по этомуспособу заключается в следующем, Наопределенном расстоянии С от преобразователя вверх по потоку с помощьюсистемы линз в малом объеме жидкостиФокусируется лазерный луч с энергиейгорядка 1 дж.Лазер работает в импульсном режимес длительностью импульса не более10 с,Объем нагретой жидкости (так называемая тепловая метка) участвует вобщем конвективном движении всегопотока со скоростью Ч . Локальная тем"пература меток и частота их следова"ния (-1-2 Гц) выбираются такими,фчтобы за время Т = 8 /Ч тепловая меткавследствиемолекулярной теплопроводности не успела значительно изменитьсвою УЭП.Обычно перегрев в области преобразователя составляет 0,1-0,2 С, чтоосоответствует изменению УЭП на 0,250,5 относительно УЭП среды ИГрадуировка преобразователей поэтому способу не позволяет получить,зависимость выходного сигнала преобразователя в Функции от УЭП метки,а позволяет оценивать лишь размерычувствительной зоны по длительностиГреакции преобразователя на тепловуюметку.Цель изобретения - упрощение, повышение точности и воспроизводимостии обеспечение воэможности градуировкивсех типов преобразователей,Поставленная цель достигается тем,что н чувствительную зону преобразователя периодически вводят твердоетело, УЭП которого отличается от УЭПсреды, и по амплитуде и частоте сигнала реакции преобразователя судят оего градуировочной характеристике,На чертеже представлена схеМаустройства, реализующего предлагаемыйспособ.Устройство содержит градуируемый 1 мпреобразователь 1, расположенное вчувствительной зоне на расстоянии отнего твердое тело 2, приводимое в периодическое движение с помощью двигателя 3, Преобразователь 1 и твердое 33тело 2 помещаются в сосуде с жидкойсредой. К выходу преобразователя 1подключается регистрирующий прибор 5,например шлейфный осциллограф.Жидкая среда 4 движется со ско- дростью Ч, что обеспечивает нормальныйтепловой режим работы преобразователя 1В основе работы преобразователейуЭП как контактного, так и трансформаторного типов лежит измерение ЭДСили тока нанеденных в окружающей жидкой среде внешним источником электри"ческого поля и зависящих от сопротивления растекания преобразователя.Сопротивление растекания преобразователя может быть представлено какР=АЖ,где Х - УЭП окружающей жидкой среды(см/м);А - кондуктивная постоянная преобразователя, определяемаяего его геометрическими размерами, (м ") .Основная часть энергии электрического поля, например 90, сосредоточена вблизи тела преобразователя, в такназываемой чувствительной зоне, размеры чувствительной зоны зависят от кон"струкции преобразователя и определяют его чувствительность и пространст-венную разрешающую способность,Введение н чувствительную зону неоднородности приводит к изменению сопротивления растекания В+Я,что эквивалентно соответствующему изменениюУЭП:ЬЗ=" В +ЬЯРассмотрим предлагаемый способ градуировки на примере преобразователейтрансформаторного типа, 0Иэ теории работы преобразователейизвестно, что электрическое полетрансформаторного преобразователяописывается моделью двойного электрического слоя, В кваэистатическом случае структура поля определяется уравнением Лапласа для скалярного потенци- ала Ч;ЬЧ:О, которое н цилиндрических координатах (2, Г ) с учетом осевой симметрии преобразонателя записывается как:.3. радиальная Е и осевая Е компоненты напряженностй поля Е связаны с потенциалом У соотношениями:ач Е ю- -г аг Е ф- -Эук аз.Граничные условия для двойного электрического слоя бесконечной малой толщины и диаметром а записываются как: Ч+пРИ 2 =О И прИ ОсгО2 Ч= 0 ОРИ 2 0 И ПРЮ Г)аОРИ 2: О И ПРИ 0 гсО Ч 2 Представим вносимую неоднородность н виде бесконечной плоскости, ограничивающей чувствительную зону преобразователя и расположенной на расстоянии Ь от него, причем ось преобразователя перпендикулярна плоскости,На плоскости должны выполняться граничные условия для компонент напряженности, зависящие от электрических свойств плоскости.Для двух предельных случаев решение уравнения Лапласа дает в случае металлической плоскости радиальная составляющая напряженностиЕ(Е,Г 1/ тООбозначая за йР разность Ь%=1-%0, где Ф - невозмущенное сопротивление, то есть сопротивление растекания преобразователя при Ь-фф,а 1 - сопро" тивление растекания преобразователя при наличии плоскости получим, что: д% (7 фо (/а)ъ - в случае диэлектрической плоскости ток через плоскость отсутствует и следовательно: Е(йР)/ 1-0Изменение сопротивления ЬЯ Й 0-к., относительно невозмущенного сопротивления Й выполняется по Формуле:ЬР 2й )/)Аналогичные формулы получаются и для контактного преобразователя при наличии вносимой неоднородности.Способ градуировки преобразователей УЭП реализуется следующим обра 785708 эом. В чувствительной зоне преобразователя на различных расстояниях отнего 6 устанавливается твердое тело,УЭП которого отличается от УЭП среды,и измеряются соответствующие значения растекания преобразователя. Вычисляя по известному значению кондуктивной постоянной А и статическойхарактеристик преобразователя 0К (Й), где Оэь,- выходная реакцияпреобразователя, определяют градуировочную характеристику 09 ьх Р(М,В ) фтакая градуировочная характеристикаможет быть получена для контактныхи трансформаторных преобразователейс любыми размерами чувствительныхэлементов, а также для преобраэователей, построенных на иных принципахи, работающих с наведенным в окружающей среде электрическим полем,Приведение твердого тела в периодическое движение с частотойс по- ;щмощью привода, вызывает периодическоеизменение расстояния от неоднородности до греобраэователя и, следовательно, периодическое изменение эквивалентного значения УЭП, Амплитудаизменений эквивалентных значений УЭПЛМ определяется расстоянием В и соотношением между УЭП среды Ж и УЭПтвердого тела Зй , а частота измененияЬМзависит только от частотый,Точность и воспроиэводимость установки расстояния и частоты Е н Й определяют точность и воспроиэводимость эквивалентных значений УЭП и могутбыть достаточно высокими. Так каксигнал реакции преобразователя одно- З 5эначно определяется УЭП среды, томеняя амплитуду и частотуьМ по изменению сигнала реакции можно получитьдинамические градуировочные характеристики преобразователя, т.е. зави Осимости"ых=ЦЩ/ - Сова4Способ помимо определения градуировочных характеристик позволяет проводить оценку пространственной разрешающей способности преобразователей.Действительно, меняя значение В отнуля в сторону увеличения, по изменению сигнала реакции преобразователялегко определить расстояние, при котором влияние твердого тела перестает сказываться (например, остается на уровне99 от невозмущенного значения). Это расстояние принимается эа оценку пространственного разрешающей способности преобразователя.Конструктивно предлагаемый способ легко реализуется. Так, для определения возможности градуировки преобразователей УЭП по предлагаемому способу были проведены экспериментальные исследования, Определялось влияние неоднородности в воде в виде диска, сочлененного иэ металлического и диэлектрического полудисков на контактные преобразователи, Диск приводился во вращение с частотой от 0,1 до 15 Гц. Эксперименты показали хорошее совпадение амплитуд эквивалентных пульсаций с расчетными соотношениями. Точность и воспроизводимость градуируемых точек целиком определялась точностью и воспроизводимостью устанбвки преобразователя относительно диска и равномерностью вращения диске и составляла 1,5-2,Простоте конструкций, реализующих способ, отсутствие сложной вспомогательной аппаратуры позволяет применять его для градуировки любых типов преобразователей УЭП с достаточной точностью и воспроиэводимостью в лабораторных, так и в натурных условиях. Формула изобретенияЪСпособ градуировки преобразователей пульсаций удельной электропроводимости, путем воздействия на преобразователь неоднородностью электрической проводимости, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения, повышения точности, в чувствительную зону преобразователя йериоди"чески вводят твердое тело, удельнаяпроводимость которого отличается отудельной электрической проводимостисреды, а по амплитуде и частоте сигнала реакции преобразователя судято его градуировочной характеристикеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Труды ХХ научно-техническойконференции МФТИ. г. Долгопрудный;1974.2. Инженерно-физический журналМ 5, )Ц,Ч 1 1974,785708 Составитель М.КривенкоТехред М.Петко Корректор М,ВигулаШ Редактор Н.Ахмедова Тираж 1019ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Эакаэ 8831/45