Двухкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости
Владельцы патента RU 2399059:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (RU)
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к электромагнитным устройствам для измерения скорости электропроводящей жидкости, и может быть использовано для измерения скорости, например, судов. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является повышение чувствительности двухкомпонентного датчика измерителя. Технический результат достигается тем, что в двухкомпонентном датчике измерителя скорости электропроводящей жидкости, содержащем магнитную систему из сердечника и обмотки возбуждения и две пары электродов, ориентированных вдоль взаимно перпендикулярных осей, сердечник выполнен пятистержневым с основанием в форме креста и содержит четыре боковых стержня и центральный стержень, на котором размещена обмотка возбуждения, каждый из электродов размещен между боковым и центральным стержнями и выполнен в виде сегмента сферы, причем верхний конец центрального стержня сердечника выполнен в виде полусферы, а центральный стержень сердечника выполнен в форме цилиндра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к электромагнитным устройствам для измерения скорости электропроводящей жидкости, и может быть использовано для измерения скорости, например, судов.
Известен «Электромагнитный измеритель скорости электропроводной жидкости», содержащий преобразователь скорости, состоящий из двух катушек возбуждения магнитного поля, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях внутри сферического обтекателя, и четырех электродов, размещенных на поверхности обтекателя на концах двух взаимно перпендикулярных диаметров, лежащих в плоскости одной из катушек возбуждения (Патент USA №3161047, МКИ G01P 5/08, 1964).
Недостатком известного измерителя является невысокая интенсивность магнитного поля в рабочей зоне измерения скорости, вследствие чего не может быть обеспечена высокая чувствительность измерителя.
Известен «Электромагнитный измеритель скорости водного потока», содержащий цилиндрический сердечник, на боковой поверхности и торцах которого размещены соответственно индукционная катушка с системой из четырех электродов, а также верхняя и нижняя фокусирующие катушки (Патент RU №2133038, МКИ G01P 5/08, 1999.07.10).
Недостатком этого измерителей является то, что форма его сердечника не может обеспечить достаточно высокую интенсивность магнитного поля в области зондирования скорости жидкости и вследствие этого высокую чувствительность измерителя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Электромагнитный измеритель скорости потока», содержащий магнитную систему из сердечника и обмотки возбуждения и две пары электродов, размещенных вдоль двух взаимно перпендикулярных осей. Сердечник этого измерителя выполнен в виде шара с кольцевой проточкой, размещенной симметрично относительно линии большого круга. Обмотка возбуждения расположена внутри указанной проточки, а электроды выполнены в виде участков сферической поверхности с радиусом, равным радиусу шара, и установлены в области кольцевой проточки (А.с. СССР №798593, М. Кл. G01P 5/08, Бюл. №3, 1981). Магнитная система в измерителе возбуждает магнитное поле, при этом в потоке электропроводящей жидкости вокруг измерителя возникает электрическое поле. На каждой из пар электродов возникает электрический сигнал, пропорциональный проекции вектора скорости жидкости.
Недостатком известного измерителя является то, что магнитное поле равномерно распределено в его сердечнике, форма которого не позволяет сформировать сосредоточенное магнитное поле в области зондирования скорости жидкости, вследствие чего у измерителя-прототипа пониженная чувствительность.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание двухкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости с улучшенными метрологическими характеристиками.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является повышение чувствительности двухкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости.
Технический результат достигается тем, что в двухкомпонентном датчике измерителя скорости электропроводящей жидкости, содержащем магнитную систему из сердечника и обмотки возбуждения и две пары электродов, ориентированных вдоль взаимно перпендикулярных осей, сердечник выполнен пятистержневым с основанием в форме креста и содержит четыре боковых стержня и центральный стержень, на котором размещена обмотка возбуждения, каждый из электродов размещен между боковым и центральным стержнями и выполнен в виде сегмента сферы, причем верхний конец центрального стержня сердечника выполнен в виде полусферы, а центральный стержень сердечника выполнен в форме цилиндра.
Повышение чувствительности датчика достигается путем формирования интенсивного сосредоточенного магнитного поля в области зондирования скорости.
Указанный технический результат в частных случаях достигается тем, что выполнение магнитной системы пятистержневой с обмоткой возбуждения на средней части сердечника позволяет существенно увеличить интенсивность переменного магнитного поля в рабочей зоне измерения скорости электропроводящей жидкости.
Совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает достижение технического результата, достигаемого при осуществлении изобретения в силу того, что содержащаяся в заявляемом устройстве магнитная система может быть эффективно использована для измерений скорости электропроводящей жидкости.
Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного двухкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости, отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
В настоящее время авторам неизвестны двухкомпонентные датчики измерителя скорости электропроводящей жидкости, которые позволяли бы проводить измерения при использовании сосредоточенного переменного магнитного поля в области зондирования скорости жидкости.
Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата, следовательно, заявленное изобретение соответствует "изобретательскому уровню".
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен двухкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости.
Предлагаемое изобретение содержит магнитную систему, состоящую из сердечника (не обозначен) и обмотки возбуждения 1, и две пары электродов 2 и 3. Сердечник (он же магнитопровод) выполнен пятистержневым и включает в себя центральный стержень 4, четыре боковых стержня 5 и основание 6 в форме креста. Центральный стержень 4 имеет цилиндрическую форму, его верхний конец выполнен в виде полусферы. Обмотка возбуждения 1 размещена на центральном стержне 4. Две пары электродов 2 и 3 ориентированы на поверхности датчика вдоль взаимно перпендикулярных осей, причем каждый из электродов 2, 3 размещен между боковым 5 и центральным 4 стержнями и выполнен в виде сегмента сферы. От электродов 2 и 3 предусмотрено подключение к входу измерителя скорости электропроводящей жидкости (не обозначено).
Двухкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости работает следующим образом.
При пропускании электрического тока через обмотку возбуждения 1 в центральном стержне 4 возникает магнитный поток, который расщепляется на четыре одинаковых потока, замыкающихся через воздушные промежутки на боковые стержни 5 и основание 6. Эти потоки обтекают наружную поверхность электродов 2 и 3, размещенных в воздушных промежутках. При размещении датчика в электропроводящей жидкости таким образом, чтобы вектор ее скорости был параллелен плоскости электродов 2, 3, в жидкости возникает электрическое поле, которое формирует на электродах 2, 3 напряжение, пропорциональное скорости жидкости.
Пятистержневая магнитная система с обмоткой возбуждения на средней части сердечника позволяет расщеплять магнитный поток, созданный одной обмоткой возбуждения, на четыре одинаковых рабочих магнитных потока и получить достаточно простую двухкоординатную структуру датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости.
Наличие почти замкнутого магнитопровода для рабочего магнитного потока позволяет существенно увеличить интенсивность магнитного поля в рабочей зоне измерения скорости электропроводящей жидкости и этим существенно увеличить чувствительность датчика измерителя.
Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:
- средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использования в измерительной технике, а именно в электромагнитных устройствах для измерения скорости, например, судов;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных до даты подачи заявки средств;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
1. Двухкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости, содержащий магнитную систему из сердечника и обмотки возбуждения и две пары электродов, ориентированных вдоль взаимно перпендикулярных осей, отличающийся тем, что сердечник выполнен пятистержневым с основанием в форме креста и содержит четыре боковых стержня и центральный стержень, на котором размещена обмотка возбуждения, а каждый из электродов размещен между боковым и центральным стержнями и выполнен в виде сегмента сферы, причем верхний конец центрального стержня сердечника выполнен в виде полусферы.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что центральный стержень сердечника выполнен в форме цилиндра.
