Устройство для измерения гидрофизических параметров среды

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАИЕ(57) Изобретение оке испытаний измер ИЗМЕРЕНРОВ СРЕоситсяельных ИЯ ГИДДР 1 техни- тройств ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 170620/24-253.851.86. Бюл.Власов, И.галов137 (088.8)рское свидекл. С 01(61) 1200 (2) 3873 (22) 25,0 (46) 23. (72) Ю,Н и А.А,Сан (53) 532 (56) Авто Р 1200170 в частности устройств, измеряющихгидрофизические параметры. Цельизобретения - повышение точности имерений пульсаций скоростного иапора среды за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя в условияэксплуатации. Для этого измерительный преобразователь 1 устанавливаювнутри гидродинамического насадка6, на входе которого установлен модулятор 17, Преобразователь 1 снабжен съемным сеточным обтекателем.2 з.п, Ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к тЕхиичес. кой физике и технике испытаний измерйтельных устройств и является усовершенствованием изобретения по авт.св. У 1200170.Цель изобретения - повышение точности измерений пульсаций скоростного напора среды за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразоватепя в условиях эксплуатации.На фиг. представлена общая схема устройства; на фиг.2 - схема гидро- динамического насадка в условиях экспресс-градуировки,Устройство содержит измеритепьный преобразователь 1 с державкой 2. Выход измерительного преобразователя 1 через вторичную аппаратуру (не показана) и через перестраиваемый резонансный фильтр 3 подключен к первому входу регистратора 4 с помощью кабеля 5.Имеется также средство экспрессградуировки измерительного преобразователя в условиях эксплуатациивыполненное в виде гидродинамического насадка 6, снабженного двумя рядами окон 7 и 8, последовательно расположенными вдоль образующих гидродинамического насадка 6. При этом окна 7 гидравлически соединены коллектором (не показан) с гидротрактом создания в насадке 6 контролируемого потока и гидравлически со-. гласованны с гидротрактом.Гидротракт выполнен в виде насоса 9, соединенного трубопроводом 1 О через контрольный прибор 11 скорости потока в гидродинамическом насацке 6, соединенный выходом с вторым входом регистратора 4,Державка 2 выполнена с возможностью смещения вдоль оси гидродинамического насадка 6 с помощью устройства дистанционного управления, состоящего, например, из блока 12 управления и электромагнита 13, соединенных один с другим электрическим кабелем 14.С державкой 2 механически соединена заслонка 15. Размах смещения державки 2 относительно гидродинамического насадка 6 подобран так, что заслонка 15 в положении экспресс-градуировки и эксплуатации измерительного преобразователя 1 соответственно перекрывает окна 8 или 7. ПриО 15 20 си - ан 50 55 25 ЗО 35 40 45 этом в положении экспресс-градуировки по среднеИ скорости измерительный преобразователь 1 расположен в лами-. нарной части потока, сформированного конфузором 16 гидродинамического насадка 6. В положении эксплуатации измерительный преобразователь 1 расположен в невозмущенной гидродинамическим насадком 6 области исследуемой среды,Гидродинамический насадок 6 снабжен модулятором контролируемого потока по гидрофизическому параметру, который может быть выполнен в вивиде инжектора 17 солевого раствора, соединенного кабелем 18 с блоком 19 управления.Модулятор контролируемого потока может быть выполнен также в виде инжектора жидкости перегретой относительно исследуемой среды, установленного ортогональко оси гидродинамического насадка 6 или в виде съемной нити, перегреваемой импульсами тока относительно исследуемой среды. Последние два варианта выполнения модулятора не показаны.Согласно изобретения модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру выполнен в виде обоймы 20 цилиндрических стержней 21-23 последовательно увеличивающегося диаметра Й, расположенных ортогонально оси гидродинамического насадка 6 с возможностью управляемого смещения вдоль с.воих осей (элементы управления и исполнительные элементы смещением стержней 21 - 23 не показаны). Количество цилиндрических стержней различного диаметра (на чертеже) условно выбрано равным трем. Стержни различного диаметра расположены на различном расстоянии а от измерительного преобразователя 1, удовлетворяющем соот- ношению где п = 1,2,3 - порядковые номера цилиндров. При этом наименьший диаметр стержня й, не менее, чем в 5-10 раз превышает размеры чувствительного элемента измерительного преобразователя. Перед измерительным преобразователем 1 в режиме экспресс-градуировки (поверки) может быть установлен сменный сеточный обтекатель. Се 1272177точный обтекатель, элементы управления и исполнительные элементы перемещения обтекателя не показаны.Выбор диаметров стержней обусловлен частотами гармонического входного сигнала по пульсациям скорости,которые необходимо воспроизвести вгидродинамическом насадке 6 в условиях экспресс-градуировки (поверки)измерительного преобразователя,Для поверки достаточно воспроизведения трех частот входного сигнала, одна из которых равна частотесреза, а две другие соответственнобольше и меньше частоты среза измерительного преобразователя . Расстояние от измерительного преобразователя 1 до стержней 21 - 23 выбирается из условия формирования в окрестности чувствительного элемента 20преобразователя 1 устойчивой дорожки Кармана.Устройство работает следующим обО В качестве измерительного преоб-. И разователя 1 используется преобразователь пульсаций скоростного напора пьезоэлектрического типа. Измерительразом.Перед эксплуатацией проводят гра цуировку устройства по измеряемому гидрофизическому параметру на аттестованной стационарной гидродинамической установке (не показана), в условиях максимально приближенных к 30 условиям эксплуатации прибора.С другой стороны, гидродинамический тракт создания контролируемого потока вместе с контрольным прибором 11, вторичной (не показана) и регистрирующей аппаратурой 4 проходят метрологическую аттестацию с целью их дальнейшей эксплуатации в натурных условиях.Затем располагают устройство в исследуемой среде, например, на буксируемом носителе (не показан) в акватории океана 24 (фиг.1). При этом блоки управления 12 и 9, а также насос 9 и регистратор 4 с резонанс- . 4 ным фильтром 3 располагаются на суд не (не показано), Контрольный прибор 11, измеряющий скорость, создаваемую в гидродинамическом насадке 6 потока, располагается в трубопроводе 100 через который осуществляется также сброс в океан воды, засасываемой насосом 9 через гидродинамический насадок 6. ный преобразователь 1 устанавливаютв рабочем положении, при котором его чувствительный элемент находится внегидродинамического насадка 6. Приэтом окна 7 закрыты заслонкой 15, аокна 8 открыты. При буксировке устройства на выходе измерительного преобразователяпоявляется пульсационный электрический сигнал, несущий информацию о пульсациях скоросВ процессе эксплуатации измерительный преобразователь 1 подвергается загрязнениям, старению, коррозии, отложению солей, что снижаетего чувствительность к пульсациямскорости. Кроме того, измерения температуры, солености, плотности, давления исследуемой среды вносят дополнительную неопределенность в интерпретацию получаемых с помощьюэксплуатируемого устройства результатов и приводит к снижению точности измерений.Для устранения повышения точности измерений непосредственно вусловиях эксплуатации устройства наего штатном месте проводится экспресс-градуировка или поверка измерительного преобразователя 1. Дляэтого прекращают буксировку устройства и с помощью блока 12 управления и электромагнита 13 перемещаютдержавку 2 с измерительным преобра-зователем 1 и заслонкой 15 в положениеэкспресс-градуировки (поверки), Вэтом положении окна 8 закрываются,а окна 7 открываются,С помощью блока управления поло.жением цилиндров (не показан) устанавливают на входе гидродинамического насадка 6 один из цилиндров, например 23. При заданной средней скорости 7, создаваемой тидро грактом в гидродинамическом насадке 6, и даметре стержня Й за цилиндром создают Кармановскую дорожку, представляющую собой в идеальном случае гармонические пульсации скоростного напора частотыЕ = ЯЬ Ч/й,где ЯЬ - число Струхаля, величинакоторого определяется заранее для заданных условий обтекания перед эксплуатацией устройства.Регистратор 4 записывает выходной сигнал с измерительного преобразователя 1, как реакцию последнего на входной сигнал известной частоты и амплитуды. Затем аналогичные операции проводятся со стержнями других диаметров. Полученные выходные сигналы позволяют провести или динамическую градуировку изме. - рительного преобразователя 1 на заранее выбранных частотах, или его поверку. 30 После экспресс-градуировки (поверки) блоком 12 управления изме 40 рительный преобразователь 1 вновь переводится в рабочее положение, При этом измерения пульсаций скорости с 5 12721Гармонический пульсационный сиг. нал за цилиндром 23 воспроизводится на. уровне беспорядочного фонового сигнала, обусловленного процессом вихреобраэования на теле измеритель ного иреобразователя и появления за цилиндром более высоких пульсационных гармоник.Для снижения уровня фонового сигнала перед измерительным преобразо вателем в режиме экспресс-градуировки целесообразна постановка сеточного обтекателя, а на выходе измерительного преобразователя - включитьразонансный фильтр 3, настроенный на 15 заданную частоту следования первойгармоники вихрей. Если количествоцилиндров равно трем, резонансный фильтр должен иметь воэможность перестройки на три. частоты. Для уве личения соотношения сигнал - шум вусловиях экспресс-градуировки возможно также смещение измерительногопреобразователя относительно оси ци. линдров. 25 помощью предлагаемого технического решения проводится с повышенной точностью по сравнению с известным.Формула и з о б р е т ения1, Устройство для измерения гидрофизических параметров среды по авт.св. 9 1200170, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений пульсаций скоростного напора среды за счет осуществления экспресс-градуировки и поверки измерительного преобразователя в условиях эксплуатации, модулятор контролируемого потока по гидрофизическому параметру выполнен в виде и цилиндрических стержней, расположенных ортогонально оси гидродинамического насадка с возможностью дистанционно управляемого смещения вдоль своих осей, при этом расстояния от осей цилиндрических стержней до измерительного преобразователя а удовлетворяют соотношению5 с 1 иагде Й - диаметры стержней;п = 1,2,3 - порядковые номера цилиндров,а наименьший диаметр стержня не менее, чем в 5-10 раз превышает размеры чувствительного элемента измерительного преобразователя.2. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю ш е е с я тем, что измерительный преобразователь снабжен съемным сеточным обтекателем,3. Устройство по и 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем,. что на первомвходе регистратора установлен съемный резонансный фильтр с перестраиваемой частотой резонанса.1272177 Составитель В.ВощанкиРедактор М.Бланар Техред В.Кадар Корректор М.Самборска каз 6330/40ВНИИПИпо д133035 Тираж 778Государственного комитета С елам изобретений и открытий Москва, В(-35, Раушская наб ПодписиР д. 45 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектна