Измерительный преобразователь поперечных компонент пульсаций скорости потока

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОПЕРЕЧНЫХ КОМПОНЕНТ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащий корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных чувствительных элементов , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений , чувствительные элементы преобразователя вьшолнены из пьезокерамики в виде одинаковых по форме сферических сегментов с попарно противоположной поляризацией, образуюпщх полусферу, обращенную выпуклой частью к потоку, и соединенных электрически параллельно, причем со стороны потока на полусферу нанесено термозащитное покрытие в виде чередующихся слоев теплопроводника и теплоизолятора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) G 01 P 5/02

t i

»..»вЂ”

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:». =- -.ъ» Ф» юег»-.3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3597317/24-10 (22) 30. 05. 83 (46) 07.03.85. Бюл. № 9, (72) И.Л. Кузнецов и А.А. Сангалов (53) 532. 574 (088.8) (56) 1. Заявка Франции ¹ 2437625, кл. G 01 P 5/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР № 653558, кл. G 01 P 5/02, 1977 (прототип) ° (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОПЕРЕЧНЫХ КОМПОНЕНТ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащий корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных чувствительных элементов, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, чувствительные элементы преобразователя выполнены из пьезокерамики в виде одинаковых по форме сферических сегментов с попарно противоположной поляризацией, об- . разующих полусферу, обращенную выпуклой частью к потоку, и соединенных электрически параллельно, причем со стороны потока на полусферу нанесено термозащитное покрытие в виде чередующихся слоев теплопроводника и теплоизолятора.

1144055

15 покрытие представляет собой чередую25

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в измерительном преобразователе

30 поперечных компонент пу ы. гции корости потока, содержащем корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных чувствительных элементов, 35 последние выполнены из пьезокерамики в виде одинаковых по форме сферических сегментов с попарно противоположной поляризацией, образующих полусферу, обращенную выпуклой 40 гастью к потоку, и соединенных элек .рически параллельно, причем со стороны потока на полусферу нанесено термозащитное покрытие в виде чередующихся слоев теплопроводника и теплоизолятора.

На фиг. i представлен преобразователь, общий вид; на фиг.2— электрическое соединение пары вертикальных и пары горизонтальных 50 чувствительных элементов; на фиг.3узел I на фиг.2; на фиг.4 — конструкция собранной измерительной головки.

Преобразователь включает корпус 1 55 с измерительной головкой 2, на которой размещены чувствительные элементы 3 с нанесенным на них со сто-, Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для одновременного измерения в одной точке среды поперечных компонент пульсаций скорости потока жидкости или газа.

Известно устройство, содержащее два канала измерения скоростей с акустическими траекториями (1) .

Однако устройство характеризуется недостаточной чувствительностью, заключающейся в трудности фазового разделения акустических сигналов при скорости потока менее 10 м/с.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измерительный преобразователь поперечных компонент пульсаций скорости потока, содержащий корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных электродов „2„ . г-1

Недостатком преобразователя является невысокая точность измерения ввиду неидентичности каналов прес бр аз ования . роны потока термозащитным покрытием

4. Внутри корпуса размещена двухканальная электрическая схема 5, имеющая высокое значение входных сопротивлений каналов, работающих в режи. ме масштабных усилителей.

На электрически соединенные пары вертикальных чувствительных элементов 3 и пары горизонтальных чувствительных элементов 6 (фиг.2) со стороны потока нанесено термозащитное покрытие 4, состоящее из слоев теплопроводника 4с1 и слоев теплоизолятора 4 3, Термозащитное щиеся слои теплопроводника толщиной

10-15 мкм (например., напыленное серебро) и слои теплоизолятора толщиной 150-200 мкм (например, лак

УР-231 с наполнителем и отвердителем) .

Конструкция собранной измерительной головки (фиг.4) содержит корпус головки 2 с электрическим разъемом

7, пару вертикальных чувствительных элементов 3 (горизонтальная пара не показана) и термозащитное покрытие 4.

Преобразователь работает следующим образом.

При наличии в потоке вертикальной И или горизонтальной V ïoïåðå÷ных компонент пульсаций скорости происходит воздействие пульсаций дав-ления на каждую пару чувствительных элементов (вертикальных 3 или горизонтальных 6). Причем, если один из элементов пары испытывает превышение давления над средним в потоке, другой элемент пары испытывает уменьшенное давление по сравнению со средним. В силу противоположной поляризации элементов пары и благодаря их электрическому соединению (параллельно) происходит сложение сигналов и результирующий сигнал Ue или UT подается на вход соответствующего канала электрической схемы преобразователя.

Воздействие продольной компонен-! ты пульсаций скорости потока U на обе пары чувствительных элементов происходит одинаковым образом, что приводит к компенсации электрических сигналов на элементах. Аналогичная компенсация происходит при воздействии вертикальной компоненты 11 на горизонтальную пару 6 чув1.144055

Фиг. Р ствительных элементов или при воз действии горизонтальной компоненты на вертикальную пару чувствительных элементов 3. Электрическая компенсация сигналов на элементах пары происходит также при измерении среднего давления в потоке и при воздействии акустических колебаний с длиной волны, превышающей поперечный размер измерительной головки.

Для повышения точности измерения в потоке с большим поперечным градиентом температурных пульсаций на внешнюю поверхность чувствительных элементов, обращенных к потоку, нанесено термозащитное покрытие

4, действие которого основано .на различии в теплопроводности покрытия, что приводит к выравниванию температурных неоднородностей по поверхности чувствительных элементов, и, в силу их одинакового воздействия на каждую диагональную пару элементов с взаимно противоположной поляризацией, происходит электрическая компенсация сигналов от этих температурных неоднородностей потока.

Для эффективной защиты преобразователя от пульсаций температуры потока с частотой следования порядка:3,1 Гц и поперечным гра10 диентом температуры потока порядка 10 С/и достаточно трех слоев о теплопроводника и теплоизолятора.

В этом случае уровень сигнала от пульсаций температуры не превышает

15 уровень шумов. При меньших градиентах температуры или большей частоте следования этих пульсаций осреднение их по поверхности чувствительных элементов, а следоващ тельно, их компенсация улучшится.

Таким образом, предлагаемая конструкция преобразователя позволит повысить точность измерения.

1144055

Составитель Е. Сыс

Техред А.Ач Корректор Л. Пилипенко

Редактор В. Петраш

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 898/37

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4