Электромагнитный первичный измерительный преобразователь скорости

 

0630

Ю

1S

20 применения таких приборов для исследований Иелкомасштабной пульсационной структуры турбулентных потоков.

° Другой путь измерения трех компонентов вектора скорости или пульсаций скорости в локальной области турбулентного потока при помощи известного преобразователя заключается в повороте плоскости рабочего зазора преобразователя на 90, что достигается поворотом всего преобразователя. Однако в этом случае измерения компонентов производятся не одновременно, что снижает точность определения корреляционных характеристик, турбулентности и компонент тензора турбулентных напряжений, а также при вращении преобразователя из-за загрязнений и технических причин возможны нарушения в ориентации его рабочего зазора, что существенно влияет на надежность измерения.

Целью изобретения является одновременное измерение трех составляющих вектора скорости турбулентного потока и повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном первич ном измерительном преобразователе, содержащем магнитную систему, в полюсах которой расположены электроды со -взаимно перпендикулярными базами, полюсы магнитной системы расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образующих прямой двугранный угол, а в полюсах ут.тановлены три пары электродов со взаимно перпен дикулярными базами. На каждой изоляционной панели в середине установлен дополнительный электрод.

На фиг. l схематически изображена конструкция электромагнитного измерительного преобразователя скорости; на фиг. 2 — рабочая область преобразователя.

Первичный измерительный преобразователь содержит магнитную систе" му с магнитопроводами 1 и полюсным г зазором 2, образованным полюсами 3 и 4. Полюса покрыты изоляционными панелями 5 и 6, заподлицо с поверхностью которых установлены три пары измерительных электродов 7, 8 и

9 и два электрода 10 для компенсации трансформаторной ЭДС в режиме измерения вектора осредненной скорости.

Электроды окружены электростатическими экранами 11. ф

Рабочей областью преобразователя с магнитной системой с магнитопроводами 1 является полюсной зазор 2, образованный полюсами 3 и 4, расположеннымии в двух взаи мно перпе иди куля рных плоскостях Q и Q<, образующих прямой двугранный угол с ребрами

0 0, В рабочей области преобразователя на полюсах магнита, покрытых изоляционными панелями 5 и 6, установлены три пары электродов 7,.8 и 9. Одна пара электродов 9 размещена на одном полюсе магнитной системы и две другие пары 7 и 8 - на другом полюсе. базы. электродов 7 и

9 параллельны ребру 0„ 0 двугранного угла, база пары электродов 8 перпендикулярна ребру двугранного угла. На полюсах размещены электроды

10 для компенсации трансформаторной ЭДС и электростатические экраны 11 для защиты рабочей области от сторонних электрических токов.

Преобразователь ориентируется в измеряемом потоке таким образом, чтобы плоскости Q и Q полюсов магнитной системы располагались вдоль потока жидкости и ребра 01 О, двугранного угла было бы параллельно направлению вектора осредненной скорости V . При таком расположении о полюсов магнитной системы и баз электродов преобразователя обеспечивается в плоскостях размещения измерительных электродов перпендикулярФ ность вектора магнитной индукции В измеряемым компонентам скорости V

Ч, Ч . На фиг. 1 пара электродов 7 предназначена для измерения компоненты V, пара электродов 8 для измеio 1 рения компоненты V и пара электродов 9 для измерения компоненты Ч вектора скорости или вектора пульса" ции скорости.

Электромагнитный первичный измерительный преобразователь скорости работает следующим образом.

При движении электропроводной жидкости в локализованном магнитном поле преобразователя индуцируется электрическое поле М компонен.1 Ф та напряженности которого пропорциональна векторному произведению компоненты Ч скорости жидкости на ин l -ч дукцию магнитного поля В и направИ лена под прямым углом к направлению компоненты V. скорости и напоавле"1 ч гъ -у нию магнитного поля Е «1Ч- В), где

i=I,2,3...

5 96

Протяженность магнитного поля преобразователя ограничена. Из-за градиента магнитного поля возникает градиент электрического поля, что приводит к появлению в жидкости уравнительных циркуляционных токов. Электрические токи в жидкости описываются обобщенным законом Ома

5=6Ë. VâsИ, где 0 — проводимость жидкости.

В силу вязких свойств жидкости, скорость потока на поверхности электродов равна нулю и, следовательно, Е= Г (6.

В измерителях турбулентных пульсаций скорости используется постоянное магнитное поле. В этом случае из уравнения электродинамики следует, что

0630 6

И

З0

2S г а, где Ep — - электрический потенциал.

В направлении i-той пары электродов с величиной базы 1

30 загса„Ч =7(V„„- Ч„, ) 10 и, следовательно, разность электрических потенциалов между электродами 1-той пары определяется компо35 нентой электрического тока, текущего в направлении базы электродов

»

= f;.Ð/G;

I. определяется компонентной V. ско1 1 40 рости потока,жидкости, и, таким образом, разность электрических потенциалов между электродами одной пары является носителем полной информации о компоненте вектора скорости

45 потока, перпендикулярной базе электро» дов и характерному.направлению магнитного поля, Влияние сторонних электрических токов и полей промышленных токов исключается путем экранирова50 ния электродов.

Разность электрических потенциалов между электродами электромагнитных измерительных преобразователей пульсаций скорости - сигнал преобразователя составляет порядка нескольких десятков мкВ и нуждается в усиле.нии, После усиления сигнал преобразователя поступает в блоки статистиформула изобретения о Е=о

Тогда, в сост в ет ст вии с из вест ным т ождест вом, ческой обработки для определения дисперсионных и корреляционных характеристикк турбулентности.

Таким образом, благодаря распо" ложению полюсов магнитной системы во взаимно перпендикулярных плоскостях, образующих прямой двугранный угол, такой ориентации преоб" разователя в потоке, что направление осредненного потока совпадает с направлением ребра двугранного угла и введению дополнительной пары измерительных электродов с базой, па" раллельной .ребру двугранного угла, достигается возможность проведения одновременного независимого изме" рения трех компонентов вектора скорости или турбулентных пульсаций скорости в локальной области иссле-. дуемого потока и, тем самым, получение полной информации о динамической структуре потока, как крупномасштабной, так и мелкомасштабной.

Применение предлагаемого преобразователя повышает точность измерений.

1 Электромагнитный первичный измерительный преобразователь скорости, содержащий магнитную систему, в полюсах которой расположены электроды со взаимно перпендикулярными базами, о т л и ч а ю .щ и и с,я тем, что, с целью одновременного измерения трех составляющих вектора скорости турбулентного потока, полюсы магнитной системы расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образующих прямой двугранный угол, а в полюсах установлены три пары электродов со взаимно перпендикулярными базами.

2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це" лью повышения точности за счет компенсации трансформаторной ЗДС, на каждой изоляционной панели в середине установлен дополнительный электрод.

1 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. lloexa И.А. Аэродинамический эксперимент в машиностроении, Л., -Машиностроение", 1974, с. 337-338.

2. Авторское свидетельство СССР и 310182, кл. С 01 Р 5/00, 1970 (прототип).

l0

О1

Составитель В ° Копанев

Редактор Л. филиппова Техред 3. Палий Корректор В. Бутяга

Заказ 7253 50 Тираж 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,