Гидроэлектрический датчик

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 899178(51)М. Кл. В 21 В 37/00 6 01 Р 13/00 Государственный комнтет но делам нзобретеннй н открытнй.И, Онищенко и В.В. Полон Запорожский индустриальный инсти 71) Заявнтел(54).ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК арактелишь тродИзобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля непрерывного контроля размеровдвижущихся изделий, проката в процессах непрерывной прокатки,Известен гидроэлектрический датчик, в котором струя воды, подводимая к поверхности контролируемогообьекта, является одним из плеч моста. Датчик содержит подводящую трубус насадкой, изоляционные патрубки,трубчатые электроды, источник питанияи усилитель 1 ).Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерений, связанная с тем, что струядатчика подключается в электрическую цепь с помощью цилиндрическихполых электродов.Наиболее близким по техническойсущности является устройство гидроэлектрического датчика, содержащееминиатюрный электрод, помещенныйкоаксиально в свободную струю и разделяющим ее на два участка, и обладающее более стабильной х ристикой, так как оно содержит один полый цилиндрический элек насадку 2 1.Таким, образом, несмотря на использование компенсационного метода измерения, при котором сопоставляются омические соротивления эталонного участка и преобразующей части струи, образованные одной и той же проточной жидкостью, известные гидроэлектрические датчики имеют значительную погрешность измерения, вызываемую колебаниями электропроводности жидкости.Это связано с тем, что струя датчика подключается в электрическую цепь питания с помощью полого цилинд. рического электрода, охватывающего струю по образующей ее поверхности. Вследствие значительного различия электропров 7 димости жидкости и металла (в 10 , , 1 Ораз) электро 899178дом замыкается полностью только поверхностный слой струи. Участки струи, располагающиеся ближе к ее оси,контактируют с электродом через частицы электропроводной жидкости, что соответствует введению дополнительных омических сопротивлений и поводит к фиктивному увеличению длины внутренних слоев струи по сравнению с наружными с максимальной при бавкой длины по оси струи, В такой струе устанавливается различный по сечению продольный градиент напряжения: в наружном слое на образующей поверхности он максимален, а на оси - 15 струи минимален.Это приводит к созданию различного уровня шаговых напряжений в различных по сечению цилиндрических элементах струи, появлению поперечного градиента напряжений и, 20 соответственно, поперечной составляющей.электрического тока.Этот ток течет в радиальных направлениях в электропроводной жидкости и в свою очередь оказывает взаимное влияние на распределение продольного градиента. Взаимодействие поверхностных и внутренних слоев электропроводной жидкости приводит к снижению градиента напряжений на образующей поверхности струи и повышению градиента в центральной (осевой, зоне струи так, что в процессе измерения используется некоторое среднее действующее значение про 35 дольного градиента напряжений в струе. Чем больше количество полых цилиндрических электродов охватывает и разделяет струю на участки, тем40 более "размытым" (флюктуирующим) будет среднее действующее значение градиента напряжений и, следовательно, тем менее стабильным и точным будет преобразование гидроэлектри 45 ческого датчика.Цель изобретения - повышение стабильности и точности преобразования гидроэлектрического датчика.Эта цель достигается тем, что гидроэлектрический датчик состоит из насадки с электродом, помещенным коаксиально в свободную струю и разделяющим последнюю на два участка, причем электрод снабжен дополнительным контактирующим элементом, 55 размещенным во внутренней полости насадки, электрически замкнутым с насадкой и выступающим над ее торцом,На чертеже приведено устройство предлагаемого гидроэлектрического датчика.Датчик содержит полый корпус 1, электрод-насадку 2, втулку 3, цилиндрический электрод 4, проводник 5 в водостойкой изоляции, точки А, В - подвод электропитания, точка С - сьем информации. Электрод 4 посредством втулки 3 образует электрический контакт с электродом- насадкой 2, Корпус 1 выполнен из диэлектрического материала и используется в качестве опорного изолятора, фиксирующего положение датчика относительно базовой плоскости. Проводник 5 в водостойкой изоляции установлен во внутреннюю полость цилиндрического электрода 4.Датчик работает следующим образом,Электропроводная жидкость из магистрали поступает в полость корпуса 1, затем через отверстия в стенке электрода-насадки 2 - к Формирующему соплу. Непосредственный электрический контакт с электродом осуществляется в двух зонах - в зоне наружной поверхности струи и в осевой (центральной) ее части. Электрод-насадка 2, формирующий свободную струю, подключен к источнику электрического питания и соединен с зоной наружной поверхности струи, а электрод 4 контактирует с центральной зоной, расположенной у продольной оси струи. Электрод,4 коаксиально размещен во внутненней полости электрода-насадки 2 и выступает над ее торцом на величину и 40,15 Дс, где Дс - наружный диаметр свободной струи. Наружный диаметр дополнительного цилиндрического электрода 4 составляет величину д, которая определяется соотношением д 0,35 Дс. Величина выступающей части дополнительного электрода и наружный диаметр его д определены из условия полной компенсации поперечной составляющей градиента напряжений в струе, Числовые коэффициенты получены иэ условия равенства площадей эквипотенциальных поверхностей в струе, образованных в приэлектродной зоне электродом-насадкой 2 и электродом 4 с учетом их пространственной ориентации и совмещения линии взаимного пересечения этих эквипотенциальных поверхностей по окружности, диаметр899178 6части Ь над торцом насадки, достигается еще более высокая точность истабильность измерений. Формула изобретения 5которой Др) равен диаметру цилиндрической поверхности, разделяющей площадь поперечного сечения струи на две равновеликие площади кольца и круга. 5Проведено экспериментальное опробование гидроэлектрического датчика, у которого диаметр струи Дс = 6 мм, базовая длина свободной струи 100 мм, наружный диаметр цилиндрического электрода, удерживающего проводник в струе д = 2 мм, выступающая часть над торцом из сопла в струю и = 0,8 мм.Результаты лабораторных испытаний 15 показывают высокую стабильность и значительное в 1 О раз) повышение точности измерений предлагаемым датчиком в сравнении с известным. Если в последнем датчике точность 20 составляет не выше 1 от базовой Гидроэлектрический датчик, включающий насадку с электродом, помещеннымкоаксиально в свободнуб струю иразделяющим последнюю на два участка, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения стабильностии точности преобразования гидроэлектрического датчика, электрод снабжендополнительным контактирующим элементом, размещенным во внутренней полости насадки, электрически замкнутымс насадкой и выступающим над ееторцом,длины струи, то с дополнительным.контактирующим электродом в централь-ной осевой части струи (предлагаемом).точность составляет около 0,1 от 5базовой длины струи, а при тщательной юстировке величины, выступающей Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР й 395137, кл. В 21 В 37/00, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР М 622525, кл. В 21 В 37(00, 1977.899178 зятко 841 Поднного комитета. СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4/5 Заказ 12009/11ВНИИА сн Тираж Государств делам изобр осква, Ж