Устройство для измерения электропроводности морской воды

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК З(5 ц С 01 В 27/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7 Х 7(5 б) 1. Волков В,Г. Схемные и конструктивные особенности электросолемеров. Трубы института оксанологии АН СССР, т. 35, 1959, с. 45-59.2. Дерюгин К.К, и Степанюк И.А, Морская гидрометрия. Л., Гидрометеоиздат, 1974, с. 274-282 (прототип) . (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МОРСКОЙ ВОДЫ, содержащее диэлектрический корпус с измерительной камерой, выполненной в виде вертикально расположенного,80.1109619 А цилиндра и сообщающейся со средойпосредством отверстий в верхнейи нижней частях, и помещенный внутрькамеры чувствительный элемент, выполненный в виде трех укрепленныхна стенке камеры соосно с ней кольцевых электродов, крайние из которых замкнуты между собой, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерений в приповерхностном слое моря, оно дополнительно содержит гидравлическийфильтр, совмещенный с корпусомустройства, и горизонтально расположенную пластину, закрепленную внижней части корпуса, причем осьцилиндра проходит через геометрический центр пластины,1109619 2. Устройство по и. 1, о т л и чающе еся тем, чтогидравлический фильтр выполнен в виде сочетания боковйх и вертикальных каналов, причем боковые каналы выполнены в виде трубок постоянного сечения и расположены в форме углов, обращенных вершинами вверх, а вертикальные каналы выполнены в форме усеченных конусов, имеющих меньший диаметр в верхней части, а нижняя часть конусов опирается на вершины углов боковых каналов.3, Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, отверстие в верхней части измерительной камеры выполнено в виде усеченного конуса с меньшим диаметром в верхней части.э Изобретение относится к измерительной технике, в частности к кондуктометрии, и предназначено для использования при океанологическихисследованиях, например при изучениифизических процессов в приповерхностных слоях моря,Известны устройства, содержащиенесущую конструкцию в виде диэлектрической ячейки, сообщающейся с ок Оружающей средой, и укрепленный в нейчувствительный элемент, подключенныйк измерительной цепи переменного тока,Чувствительный элемент может бытьвыполнен, например, в виде двух химически пассивных металлических электродов. Для изменений непосредственно в море конструкция рассмотренныхпреобразователей выполнена такимобразом, чтобы обеспечить свободный щобмен с окружающей средой 1.Однако область морской воды, покоторой фактически осредняется результат измерений (область пространственного осреднения), обычно довольно велика и обусловлена харак"тером распределения силовых линий.электрического поля, формируемогопреобразователем в окружающейморской воде.30При измерениях на глубине этотнедостаток не существенен и про 4. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что гидравлический фильтр выполнен в виде кольцевой конусообразной полости, наклоненной по отношению к горизонтально расположенной пластине, преимущественно под углом 45, сообщающейся со средой посредством центрального цилиндрического канала в верхней части корпуса и системы из нее менее чем 4-х радиально расположенных боковых каналов в его нижней части, а измерительная камера расположена в центральной части корпуса соосно с цилиндрическим каналом в верхней части и связана в своей нижней части с фильтром посредством радиальных каналов круглого сечения. 1является лишь в небольшом искажающем влиянии на результаты иэмерений арматуры прибора в целом -расположенной обычно рядом с преобразователем массивной металлической конструкции прибора, а такжеметаллического троса, на которомприбор опускается на глубину. Однако при измерениях в приповерхностном слое моря (десяти сантиметров) влияние этого недостатка резковозрастает. Это обусловлено тем,что область пространственного осреднения деформируется из-эа близкорасположенной поверхности воды,т,е. существенно меняется распределение силовых линий электрического поля, формируемого преобразователем в воде. Такие искажения приводят к значительному возрастанию погрешности.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее диэлектрический корпус с измерительной камерой, выполненной в виде вертикально расположенного цилиндра и сообщающейся со средой посредством отверстий в верхней и нижней частях, и помещенный внутрь камеры чувствительный элемент, выполненный в виде трех укрепленных на стенке3 , 11096камеры соосно с ней кольцевых электродов, внешние из которых замкнутымежду собой Г 23Однако при измерениях в приповерхностном слое моря при сильномветровом волнении происходит обрушение верхушек волн, сопровождающееся захватом частиц воздуха и увеличением их за счет волновой циркуляции в более глубокие (до нескольких метров) области приповерхностного слоя моря. Концентрация такихвоздушных пузырьков в воде в общемслучае зависит от интенсивности волнения и от расстояния по поверхности (глубины), За счет наличиябольшого количества пузырьков средаприповерхностного слоя становитсяпрактически гетерогенной, при этомзначительно возрастает погрешность 20измерения.Целью изобретения является повышение точности измерений в приповерхностном слое моря,Поставленная цель достигается 25тем, что устройство, содержащее диэлектрический корпус с измерительнойкамерой, выполненной в виде вертикальяо расположенного цилиндра исообщающейся со средой посредством З 0отверстий в верхней и нижней частях,и помещенный внутрь камеры чувствительный элемент, выполненный в виде трех укрепленных на стенке камеры соосно с ней кольцевых электродовкрайние из которых замкнуты междусобой, дополнительно содержит гидравлический фильтр, совмещенный скорпусом устройства, и горизонтальнорасположенную пластину, закрепленную 40в нижней части корпуса, причем осьцИлиндра проходит через геометрический центр пластины. Гидравлический фильтр выполнен в виде сочетания боковых и верти 45 кальных каналов, причем боковые каналы выполнены в виде трубок постоянного сочетания и расположены в форме углов, обращенных вершинами вверх, а вертикальные каналы выполнены в форме усеченных конусов, имеющих меньший диаметр в верхней части, а нижняя часть конусов опирается на вершины углов боковых каналов.Причем отверстие в верхней части измерительной камеры выполнено в виде усеченного конуса с меньшим диаметром в верхней части. 19 4Кроме того, гидравлический фильтр выполнен в виде кольцевой конусовидной полости, наклоненной по отношению к горизонтально расположенной пластине, преимущественно под углом 45 о, сообщающейся со средой посредством центрального цилиндрического канала в верхней части корпуса и системы из не менее чем 4-х радиально расположенных боковых каналов в его нижнейчасти и измерительная камера расположена в центральной части корпуса со;осно с цилиндрическим каналом вверхней части и связана в своей нижней части с фильтром посредствомрадиальных каналов круглого сечения .На фиг. 1 показано предлагаемоеустройство, на фиг. 2 - вариант выполнения устройства.Устройство (фиг. 1) содержит кор"пус диэлектрической ячейки 1, изолирующее основание 2 в нижней частикорпуса, защищающее снизу ячейкуот сообщения со средой, боковыеканалы 3 входного гидравлическогофильтра, выполненные в виде трубокпостоянного сечения и расположенньнв корпусе ячейки в форме углов,обращенных вершинами вверх по отношению к изолирующему основанию,вертикальные по отношению к изолирующему основанию каналы 4, выполненные в форме усеченных конусовс меньшим диаметром в верхней частии опирающиеся своими нижними основа.ниями на вершины углов боковых каналов, измерительную камеру 5, выполненную в форме цилиндра, вертикальный канал 6 для сообщения измерительной камеры со средой, выполненный в форме усеченного конуса сменьшим диаметром в верхней частии опирающийся своим нижним основанием на верхнюю часть измерительной камеры, чувствительный элемент 7,помещенный внутрь измерительной камеры и выполненный в виде трех ук"репленных на стенке цилиндра камеры соосно с ней кольцевых металлических электродов, внешние из которых замкнуты накоротко между собой,линию 8 связи для подсоединениячувствительного элемента к измерительной цепи,1Устройство (фиг . 2) содержит корпус диэлектрической ячейки 1, изолирующее основание 2, боковые каналы 3, а также каналы 4, выполнен 3 11ные в форме кольцевой конусовиднойполости, центральный вертикальныйканал 6 в верхней части ячейки 1,измерительную камеру 5, чувствитель"ный элемент 7 в виде трех кольцевыхметаллических электродов, внешниеиз которых замкнуты накоротко междусобой, систему из не менее 4-х радиально расположенных боковых каналов 3 в нижней части ячейки.Устройство работает следующимобразом.При измерениях в приповерхностном слое в условиях ветрового волнения устройство ориентируется вер"тикально. При этом на входы фильтрадействует сила гидродинамическогонапора, обусловленная волновой циркуляцией. Под действием силы гидродинамического напора двухфазнаясреда через систему боковых каналовпроникает в фильтр, где за счетограниченности сечения каналов надвижущуюся среду действует тормозящая сила, и скорость движениясреды уменьшается. Одновременно напузырьки воздуха, находящиеся вдвухфазной среде, действуют архимедовы силы, преобладающие над гидродинамическими и направленные вертикально.Для жидкой фазы, на которую действует только сила гидродинамического напора, сопротивление в вертикальном направлении намного больше,чем сопротивление в горизонтальномнаправлении в силу различия гидравлических сопротивлений,В связи с этим жидкость проходитв измерительную камеру 5, вытесняянаходящуюся там жидкость в противо"положный боковой канал, Таким образом, осуществляется сообщение измерительной камеры 5 со средой припрактически полном отводе вверх воздушно-пузырьковой фазы. Площадь верхнего основания вертикальных каналов целесообразно выбирать очень малой, однако такой, что. бы диаметр был не меньше, чем мак 09619 Ь 1 О2025 ЗО 35 40 5 ФО симально возможный диаметр воздушных пузырьков.Чувствительный элемент 7, расположенный внутри измерительной камеры и подсоединяемый к измерительной цепи переменного тока линией 8 связи, позволяет производить измерения электропроводности жидкой фазы в камере, причем благодаря замыканию накоротко внешних кольцевых электродов - только в локализованном объеме камеры, заключенном между электродами. В связи с этим внешние по отношению к преобразователю области среды, а также среда в каналах фильтра не влияют на результаты измерений.При очень больших концентрациях воздушно-пузырьковой фазы отдельные пузырьки попадают в измерительную камеру либо вследствие отклонений ячейки от вертикального положения, либо при очень малых размерах этих пузырьков. В таком случае они накапливаются в верхней части измерительной камеры и приводят к возрастанию погрешности, Чтобы устранить это накопление, вертикальный канал 6 для сообщения непосредственно измерительной камеры с окружающей средой выполнен в форме усеченного конуса с меньшим диаметром в верхней части и опирается своим нижним основанием на верхнюю часть измерительной камеры. Благодаря такой конструкции проникающие в камеру пузырьки имеют возможность свободного выхода вверх, а пузырьки из окружающей среды через вертикальный канал 6 попасть в камеру не смогут.При предлагаемой конструкции устройства в измерительной камере находится только жидкая фаза, электропроводность которой вследствие регулярного водообмена постоянно поддерживается равной электропроводности окружающей морской воды, при этом погрешность измерений электропровод- ности в двухфазной среде приповерхностного слоя моря практически не превышает погрешности измерений в чистой (однофазной) морской воде.1109619Составитель Ю. Гриднев Редактор Г. Волкова Техред С.Мигунова Корректор М.Максимишинец Заказ 6021/28 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4