Устройство для измерения величиныи направления скорости течения жидкости

 

Саевз Советских

Социалистических

Раснублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Ав ИФСИОМУ СВ НИЗЬСТВУ () 800886 (61) Дополнительное к авт. саид-ву к 362244 (22) Заявлено 060379 (2f) 2733811/18-10 (5g)м g 3

С 01 P 5/08 с присоединением заявки Н9

Государственный комитет ссср ао делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300181. Бюллетень No 4

Дата опубликования описания 30.0131 (53) УДК 532,574. .6(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. В. Васильченко и Н. Б. Нелипович . л

1

Центральный научно-исследовательский институт--комплексного использования водных ресурсов (71 ) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ

И НАПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к устройствам для измерения в лабораторных условиях мгновенной скорости и ее пространственного направления в потоках электропроводной жидкости, электрохимическая реакция в которой протекает по типу обратимой окислительновосстановительной реакции.

Известно устройство для измерения величины и направления скорости течения жидкости, содержащее чувствительный элемент в виде погруженной в емкость с электролитом систеьы электродов катод-анод, катод которого выполнен в виде сферы,.образованной 1з четырьмя изолированными друг от друга электродами, расположенными сим" метрично относительно оси, направленной вдоль потока,„ источник питания, электрическую измерительную схему с двумя измерительными мостами и приборы регистрации сигналов. В известном устройстве углы отклонения вектора скорости от вертикальной и горизонтальной плоскости определяются величиной отношения токов в диагоналях мостов соответствующей пары несмежных электродов приемника скорости к суммарному току всех электро ов. Полезные сигналы для опреде- 30 м ления направления скорости формируются за счет различных условий обтекания несмежных электродов приемника и,как следствие, доставки к ним различного количества ионов (1g. Однако выделение полезного сигнала для определения, например угла отклонения о вектора скорости от вертикальной плоскости сопряжено с рядом, снижающих точность измерений, математических операций.

Цель изобретения — повышение точности измерения направления течения путем усовершенствования известного устройства.

Для достижения поставленной цели рабочие поверхности электродов катода выполнены в форме равновеликих сферических треугольников, при этом смежные электроды подключены попарно к измерительной схеме ° Такое попар;ное объединение смежных электродов, имеющих форму равновеликих сферических треугольников, позволяет получить простые соотношения между разностью сигналов смежных пар электродов, расположенных симметрично относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей, и углами отклонения . вектора скорости от вертикальной и

800886. от горизонтальной плоскостей, ис ключить тем самым ряд вычислительных операций и, в итоге, увеличить точность измерений направления скорости ,в отдельной точке потока.

На фиг. 1.изображена. схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— приемник скоростей, три проекции и общИй вид; на фиг. p — - частные (а и б) и общий (в) случаи ориентации скорости относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей, линией ,пересечения которых является продоль ная ось приемника скоростей. устройство состоит из приемника 1 скоростей, выполненного;:,из четырех .изолированных друг от друга элект- 15 родов (катодов) 1-4, общего анода 5 и электрической измерительной части

II (фиг. 1). Рабочая поверхность каждого электрода имеет форму сферического треугольника. Анод представ- Щ ляет собой тонкую металлическую пластинку, которая по площади во много раз больше поверхности катодов (примерно в 500-1000 раз) и помещается в исследуемом потоке обычно на щ расстоянии 10-20 средних диаметров поперечного сечения потока.

Приемник скоростей укреплен на тонкостенном капилляре 6, вставленном в державку 7, обеспечивающую возможность подачи приемника скорости в заданную точку потока. Изолированные выводы катодов приемника скоростей пропущены через изолятор 8, капилляр, державку и включены в электрическую измерительную часть 1, соединяющую их с анодом 5.

Электрическая измерительная часть

fI включает регулируемый источник 9 постоянного напряжения, шунтирующие активные сопротивления 10-13, мас« 4О штабные усилители.14-17 -(например масштабные усилители аналоговой вычислительной машины), сумматоры

18-22, 25 и 26, инверторы 23 и 24, блоки нелинейности 27-29, регист- 4 рирующие приборы 30-32.

Особенностью измерительного устройства является то, что посредством суммирующих усилителей 19-22 смежные катоды приемника скоростей .объединены по два и образуют 4 пары ,сочетаний катодов: (1 и 2), (3 и 4), (2 и 3)- и (1 и 4). Две пары катодов (1 и 2) и {3 и 4) расположены симметрично относительно вертикальной xoz плоскости, а два других . H сочетания (2 и 3) и (1 и 4) расположены симметрично относительно горизонтальной плоскости yoz (фиг. 3).

Рассмотрим работу устройства при измерении направления скорости, на- р пример относительно вертикальной . плоскости хоа.

Если скорость направлена перпендикулярно осН оу (фиг. З,б), то пары катодов (1 и 2) и (3 и 4) бу-,.д дут находиться в одинаковых условиях обтекания их потоком, так как они равновелики и расположены симметрично относительно вертикальной плоскости xoz и количество ионов, доставляемых к каждому из них,будет одинаково и не зависит от величины угла вектора скорости от горизонтальной плоскости (если 5<90 ). Суммарные электрические сопротивления

{1-5, 2-5) и (3-5, 4-5) будут равны, сумматоры 20 и 21 будут на выходах . иметь одинаковые сигналы и сумматор

25 (выполняющий совместно с инвертором 24 операцию вычитания этих сигналов) на выходе будет иметь нулевой сигнал.

Если скорость направлена под некоторым острым углом с к плоскости xoz (фиг. За,в), то в этом случае к паре катодов (1 и 2) будет доставляться больше ионов, чем к расположенной с противоположной стороны сферы и находящейся частично в зоне обедненной ионами паре катодов (3 и 4): Суммарные электролитические сопротивления (1-5, 2-5) и (3-5, 4-5) не будут равны и сумматор 25 на выходе будет иметь сигнал. То же произойдет, если скорость будет направлена со стороны пары электродов (3 и 4), под тем же углом к плоскости xoz, изменится лишь полярность сигнала на выходе сумматора 25. Очевидно, если скорость будет направлена под таким же углом к горизонтальной плоскости (фиг. Зб,в), разность .сигналов другого сочетания пар катодов (1 и 4) и (2 и 3) на выходе сумматора 26 будет иметь такую же величину.

В общем случае обтекания потоком приемника скоростей, разности сигналов между соответствующими сочетаниями пар катодов однозначно определяют углы отклонения вектора скорости от вертикальной и от горизонтальной плоскости lb = I(6W(1 и 2), (3 и 4), d. = т(дГ(1 и 4), (2 и 3) . При А, $(90o зти соотношения близки к линейным.

Между величиной скорости потока

I u(и суммой сигналов всех катодов приемника существует нелинейное однозначнце соответствие 4

t u(k(ф .Л - Е 4а3 }", где k, F„4î1, n — постоянные для данного чувстви-. тельного элемента.

Приведенные соотношения для определения углов отклонения вектора .скорости от вертикальной и от горизонтальной плоскостей отличаются от соотношений для определения этих же углов в известном устройстве, не требуют выполнения дополнительных вычислительных машинных операций (деление, вовзедение в степень, перемножение и другие), вносящих аппаратурные погрешности в результаты измерений.

Кроме того, более простая форма

800886

Уис. 2

Ъпектродов приемника упрощает технологию его изготовления.

Формула изобретения

Устройство для измерения величины и направления скорости течения жидкости по авт. св. Р 362244, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения направления течения, рабочие поверхности электродов катода выполнены в форме равновеликих сферических треугольников, при этом смежные электроды катода подключены попарно к измерительной схеме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 362244, кл-. G 01 P 5/08, 25.09.70 (прототип).

800886

Составитель В. Назарова

Редактор В. Матюхина Техред Й: Ковалева Корректор Л.

Заказ 10411/60 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4