Устройство для измерения локальных скоростей и концентраций движущихся дисперсных потоков

 

йаъеит,но- а... фивлиотен « ЬА

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (11) 566184 (61) Дополнительное к авт. свил-ay— (22) Заявлено25.03.75 (21) 2117255/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.07 77.Бюллетень №27

2 (51) М. Кл, (л 01 P 5/20

Гооудорстоеннмй номнтет

Оооото Мнннотроо СССР оо делам нзооретвннй и отнрытнй (53) УДК 681 121 8 (088.8) {45) Дата опубликования описания 12.09.77 (72) Авторы изобретения С, Ф. Козубовский, С. С. Колотуша н В. И. Ларченко

Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (7i) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ

И КОНЦЕНТРАЦИЙ ДВИЖУШИХСЯ ДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ а

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изучения динамики процессов в движущихся. потоках суспензий, аэрозолей, дымов, жидкостей и других многокомпонентных смесей.

Известны устройства для измерения скоростей, расходов и концентраций движущих ся потоков дисперсных смесей газов и жидкостей, содержащие первичный преобразователь в виде пробоотборников или зондов, воспринимающий сигналы, обусповленные измене ием концентрации взвешенных твердых частиц вследствие турбулентности измеряемой среды. Искомые параметры в отдель ных точках потока определяют при помощи взвешивающих блоков (1), (2), (3).

Недостатками этих устройств для измерения характеристик дисперсных потоков являются низкая точность измерений вследствие пульсаций скорости, а также невозможность проведения измерений вдоль всей траектории движения исследуемого потока.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения локальных скоростей и концентрапий движущихся дисперсных потоков автокорреляционным методом, содержащее первичный емкостный преобразователь, выполненный в виде двух противолежащих электродов из нержавеющей стали, закрепленных в пластмассовой трубе, мостовую измерительную схему, коррелятор, усилители, источник питания и регистрирующий прибор (4J.

Однако такое устройство имеет недостаточную точность и надежность измерений.

Это определяется тем, что помещенные в заданную точку потока электроды вносят большие искажения в движущийся поток. В

i6 результате, при ударах частиц об электроды искажаются траектории движения частиц и поле скоростей.

Кроме того, электроды быстро изнашиваются и выходят из строя, приводя к дооО полннтельному снижению, стабильности измерений, что особенно проявляется при больших скоростях и концентрациях дисперсных потоков.

Цель изобретения — повышение точности

2н и надежности измерения локальных скорос 566184

15

Устройство для измерения локальных ско-20 ростей и концентраций движущихся дисперсных йотоков! состоит из емкостного преобразователя i, который включен на вход измерительного трансформаторного моста 2, запитанного or генератора 3, выход моста

25 связан с коррелятором 4 и с избирательным1 усилителем 5, амплитудным детектором 6, нормируюшим усилителем 7 и регистрирующим прибором 8.

Устройство работает следующим образом. 30

Для создания локального участка повышенной напряженности в исследуемой точке поперечного сечения потока помещают на границах сечения электроды, длину которых выбирают пропорционально прямой, проходящей через центр сечения отношению от» резков и исследуемую точку, от границ до указанной точки (см. фиг". 2). При подаче напряжения на емкостной преобразователь

1 в рабочем объеме преобразователя в исследуемой точке создается локальная об35

40 ласть повышенной напряженности. При транспортировании частиц через преобразователь, например, воздухом последние пересекают область повышенной напряженности в иссле45 дуемой точке и область пониженной напряженности за пределами точки. При этом формируется постоянная составляющая, кс .торая с выхода трансформаторного моста

2 подается на избирательный усилитель 5, амплитудный детектор 6 и нормируюший усилптель 7, величина которой характеризует концентрацию частицы и регистрируется прибором 8, Переменная составляющая, сфор55

60 мированная при пересечении частицами области повышенной напряженности с выхода трансформаторной измерительной схемы 2 подается на .вход коррелятора 4, в котором происходит циклическое изменение задержки сигнала цо линейному закону, в результей и концентраций движущихся дисперсных потоков.

Поставленная цель достигается тем,что в плоскости, перпендикулярной к направлению потока, создают локальные участки электрического поля повышенной напряженности путем установки электродов емкостного преобразователя на границах потока, длина которых выбирается пропорционально .расстоянию исследуемых локальных участков от границ потока в зависимости от гребуемой чувствительности. При этом .коррелятор устройства может быть снабжен блоком регулируемой сканирующей задержки. °

На фиг..1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— варианты выполнения емкостного преобразо. вЮтеля для различных исследуемых локальных участков. тате чего определяется площадь автокорр ляционной функции в течение цикла сканирс вания. При этом площадь функции корреляции является мерой линейной скорости.Для измерения расхода сигналы с выхода коррелятора 4 и регистрирующего прибора Ц перемножают между собой. Это позволяет измерять распределение скоростей, концент раций, турбулентность в локальных участ ках поперечного сечения, исключая возмущение потока.

Предлагаемое устройство отличается по-. вышенной точностью и надежностью, поокольку напряженность электрического поля в иследуемых точках может регулироваться выбором активной длины электродов и .в сотни раз превышает помеховый сигнал, полученный за счет пересечения частицами электрического поля низкой напряженности, влияние которого устраняется при помощи коррелятора, настроенного на максимальную величину уровня помех. Так как электроды располагаются на границах потока, они не препятствуют потоку, вследствие чего устройство отличается повышенной точностью и надежностью. формула иэобре тения

1. Устройство для измерения локальных скоростей и концентраций движущихся дисперсных потоков, содержащее первичный ем- костный преобразователь, мостовую измерительную схему, коррелятор, усилители,ореглстрирующий прибор и источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, электроды емкостного преобразователя установлены на границах потока, а отношение длин электродов пропорционально отношению расстояний от электродов до локальных точек измерения.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю,щ е е с я тем, что коррелятор снабжен блоком регулируемой сканирующей задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Козубовский С. Ф. Корреляционные экстремальные системы . Справочник. Киев, "Наукова думка", 1973, с, 166-168, 2. Грин Х., Лейн В. Аэрозоли — пыли, дымы и туманы, Л., 1972 с. 8-4р.

3. Верещагин И. П. Осйовы электродинамики дисперсных систем. М., 1974, с.

14-82.

4.Вес к М.S. et ae. Soe>as/pg g и орпа5е 56ох tneasurernent импе огvefat on 1есЪтс иеь.?n Computer Contr îÃ

of Chern cop Processes (Gout se 57anuorf).

U ri i v e r s ñ ÷ о B r o cj f o r < .1 96 9, рр. 3-1 8.

Составитель В. Куприянов

:Редактор Т. Иванов Техред М. Левицкая Корректор; Л аказ 2425/30 Тираж 1101 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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