RU2561304C1 - Device for measurement of turbulent liquid flow parameters (versions) - Google Patents
Device for measurement of turbulent liquid flow parameters (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561304C1 RU2561304C1 RU2014124269/28A RU2014124269A RU2561304C1 RU 2561304 C1 RU2561304 C1 RU 2561304C1 RU 2014124269/28 A RU2014124269/28 A RU 2014124269/28A RU 2014124269 A RU2014124269 A RU 2014124269A RU 2561304 C1 RU2561304 C1 RU 2561304C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pairs
- magnets
- dielectric
- magnetic system
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерений параметров движения, предназначено для исследования движения жидких сред и может быть использовано для измерения составляющих пульсаций вектора скорости потока жидкости, в частности пресной и морской воды при проведении гидрологических исследований.The invention relates to the field of measuring motion parameters, is intended to study the movement of liquid media and can be used to measure the components of the pulsations of the fluid flow velocity vector, in particular fresh and sea water during hydrological studies.
Известно устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости, устанавливаемое по направлению движения носителя (авторское свидетельство №755699, опубл. 30.10.1980), содержащее магнитную систему, образованную постоянными магнитами, с чередующимися полюсами, выполненную в виде тела вращения обтекаемой формы установленного в металлическом корпусе. Зазоры магнитной системы заполнены диэлектриком и в них установлены измерительные электроды, подключенные к измерительному блоку. Измерительные электроды имеют стержневидную форму и установлены в зазорах магнитной системы. Магнитная система помещена в диэлектрический кожух, при этом торцевая поверхность измерительных электродов не защищена от контакта с электропроводной средой.A device is known for measuring the parameters of a turbulent fluid flow, installed in the direction of movement of the carrier (copyright certificate No. 755699, publ. 10/30/1980), containing a magnetic system formed by permanent magnets, with alternating poles, made in the form of a body of rotation of a streamline shape mounted in a metal case . The gaps of the magnetic system are filled with a dielectric and measuring electrodes connected to the measuring unit are installed in them. The measuring electrodes are rod-shaped and installed in the gaps of the magnetic system. The magnetic system is placed in a dielectric casing, while the end surface of the measuring electrodes is not protected from contact with an electrically conductive medium.
Следствием электрохимических процессов, происходящих на открытых измерительных электродах, является большое время выхода на рабочий режим после помещения датчика в воду. Для данного устройства оно составляет в диапазоне высоких частот (от 1 Гц и выше) - около 2-х часов, на инфранизких частотах (от 0,03 Гц и ниже) - около суток.The consequence of electrochemical processes occurring on open measuring electrodes is a long time for reaching the operating mode after placing the sensor in water. For this device, it is in the range of high frequencies (from 1 Hz and above) - about 2 hours, at infra-low frequencies (from 0.03 Hz and below) - about a day.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемым является устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (патент РФ №112437, опубл. 10.01.2012).The closest in technical essence to the claimed is a device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow (RF patent No. 112437, publ. 10.01.2012).
По первому варианту выполнения, выбранному в качестве прототипа для первого варианта заявляемого устройства, устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости содержит установленную в металлическом корпусе магнитную систему с чередующимися полюсами, выполненную, по крайней мере, из четырех магнитов, попарно установленных вплотную друг к другу с зазором между парами, и, по крайней мере, два измерительных электрода, подключенных к дифференциальному усилителю. Измерительные электроды выполнены в виде пластин, расположенных над поверхностями пар магнитов магнитной системы на изоляционных пластинах. Вся поверхность измерительных электродов покрыта диэлектриком.According to the first embodiment, selected as a prototype for the first embodiment of the inventive device, the device for measuring the parameters of the turbulent fluid flow contains a magnetic system with alternating poles installed in a metal casing, made of at least four magnets paired close to each other with the gap between the pairs, and at least two measuring electrodes connected to a differential amplifier. The measuring electrodes are made in the form of plates located above the surfaces of the pairs of magnets of the magnetic system on the insulating plates. The entire surface of the measuring electrodes is coated with a dielectric.
По второму варианту изобретения, выбранному в качестве прототипа для второго варианта заявляемого устройства, устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости, имеющее обтекаемую форму содержит установленную в металлическом корпусе магнитную систему, в которой магниты, составляющие магнитную систему, установлены вплотную друг к другу, и, по крайней мере, два измерительных электрода, подключенных к измерительному электронному блоку. Измерительные электроды выполнены в виде пластин, расположенных на изоляционных пластинах над поверхностью магнитной системы. Поверхность измерительных электродов покрыта диэлектриком.According to a second embodiment of the invention, selected as a prototype for the second embodiment of the claimed device, the device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow having a streamlined shape contains a magnetic system installed in a metal housing, in which the magnets that make up the magnetic system are mounted close to each other, and, at least two measuring electrodes connected to a measuring electronic unit. The measuring electrodes are made in the form of plates located on insulating plates above the surface of the magnetic system. The surface of the measuring electrodes is coated with a dielectric.
Недостатком устройства является его низкая чувствительность, обусловленная низким значением индукции магнитного поля, создаваемого над диэлектрическим покрытием устройства именно в том месте, где индуцируется электрическое поле, значение потенциала которого определяет чувствительность датчика, вследствие значительного расстояния между диэлектрическим покрытием и поверхностью магнитов из-за находящихся между ними диэлектрических пластин и измерительных электродов. Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение и повышение чувствительности устройства для измерения параметров турбулентного потока жидкости.The disadvantage of the device is its low sensitivity, due to the low value of the induction of the magnetic field generated above the dielectric coating of the device exactly in the place where the electric field is induced, the potential value of which determines the sensitivity of the sensor, due to the significant distance between the dielectric coating and the surface of the magnets due to them dielectric plates and measuring electrodes. The technical result of the claimed invention is to simplify and increase the sensitivity of a device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow.
Для достижения указанного технического результата устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости содержит металлический корпус, заполненный диэлектриком, установленную в корпусе или на его поверхности магнитную систему с чередующимися полюсами, выполненную, по крайней мере, из четырех магнитов, попарно установленных вплотную друг к другу с зазором между парами и подключенных к измерительному электронному блоку, при этом вся поверхность устройства вне металлического корпуса покрыта диэлектриком.To achieve the technical result, a device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow comprises a metal casing filled with a dielectric, a magnetic system with alternating poles installed in the casing or on its surface, made of at least four magnets pairwise mounted close to each other with a gap between the pairs and connected to the measuring electronic unit, while the entire surface of the device outside the metal case is covered with a dielectric.
По второму варианту изобретения для достижения указанного технического результата устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости, имеющее обтекаемую форму, содержит металлический корпус, близкий по форме к усеченному конусу, установленную на его вершине или частично утопленную в корпусе, отделенную от корпуса слоем диэлектрика магнитную систему, выполненную, по крайней мере, из четырех магнитов, попарно установленных вплотную друг к другу с зазором между парами и подключенных к измерительному электронному блоку, при этом вся поверхность устройства вне металлического корпуса покрыта диэлектриком.According to the second embodiment of the invention, in order to achieve the indicated technical result, a device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow having a streamlined shape, comprises a metal casing, similar in shape to a truncated cone, mounted on its top or partially recessed in the casing, a magnetic system separated from the casing by a dielectric layer, made of at least four magnets pairwise mounted close to each other with a gap between the pairs and connected to the measuring electronic unit, p and that the entire surface of the device is covered with a metal body a dielectric.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:
на фиг. 1 - устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (вариант 1) осевое сечение;in FIG. 1 - device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow (option 1) axial section;
на фиг. 2 - устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (вариант 1) поперечное сечение;in FIG. 2 - a device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow (option 1) cross section;
на фиг. 3 - устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (вариант 2) осевое сечение;in FIG. 3 - a device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow (option 2) axial section;
на фиг. 4 - устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (вариант 2) поперечное сечение.in FIG. 4 - device for measuring the parameters of the turbulent fluid flow (option 2) cross section.
На фиг. 1, 2, 3, 4 обозначено:In FIG. 1, 2, 3, 4 are indicated:
1 - корпус;1 - housing;
2 - магнитная система;2 - magnetic system;
3 - магниты магнитной системы;3 - magnets of the magnetic system;
4 - зазор магнитной системы;4 - the gap of the magnetic system;
5 - диэлектрик;5 - dielectric;
6 - диэлектрическое покрытие;6 - dielectric coating;
7 - электронный блок.7 - electronic unit.
В первом варианте исполнения устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (фиг. 1, 2) содержит металлический корпус 1, заполненный диэлектриком 5, в котором установлена магнитная система 2 с чередующимися полюсами. В данном примере четыре магнита 3, образующих магнитную систему 2, установлены попарно вплотную друг к другу с зазором 4 между парами, который может быть заполнен диэлектриком.In the first embodiment, the device for measuring the parameters of the turbulent fluid flow (Fig. 1, 2) comprises a
Пары двухполюсных магнитов 3, на поверхности которых вследствие электромагнитной индукции образуются заряды противоположных знаков, могут быть изготовлены в виде единых магнитов по известной технологии создания многополюсных магнитов.Pairs of
На всю поверхность устройства вне металлического корпуса 1 нанесено диэлектрическое покрытие 6, например эпоксидный заливочный компаунд ЭЗК-25.On the entire surface of the device outside the
Пары магнитов 3 магнитной системы 2 помимо основной задачи формирования магнитного поля, выходящего за пределы диэлектрического покрытия 6, выполняют функцию измерительных электродов и подключены к электронному блоку 7.Pairs of
Электронный блок 7 содержит дифференциальный усилитель, выходной сигнал которого, пропорциональный пульсации скорости турбулентного потока жидкости, измеряется, например, вольтметром.The
Кроме того, электронный блок 7 может быть дополнен аналого-цифровым преобразователем и интерфейсом связи, обеспечивающими преобразование и передачу сигналов в цифровом виде в устройство обработки информации, например ЭВМ, для последующей обработки и определения значений параметров турбулентного потока.In addition, the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости устанавливается на подвижном носителе или на неподвижном, в потоке набегающей жидкости конформно с поверхностью носителя.A device for measuring the parameters of a turbulent fluid flow is mounted on a movable carrier or on a stationary carrier flow conformally with the surface of the carrier in the flow of incoming liquid.
Наличие диэлектрического покрытия 6 на магнитах 3 магнитной системы 2, используемых в качестве измерительных электродов, исключает любые электрохимические процессы на них под воздействием окружающей устройство жидкости.The presence of a
Разности потенциалов, снимаемые с пар магнитов 2 относительно металлического корпуса 1 устройства, обусловлены взаимодействием набегающего потока жидкости с магнитным полем магнитной системы 2. Действительно, согласно закону электромагнитной индукции при взаимодействии потока электропроводной жидкости с магнитным полем образуется индуцированное электрическое поле, значение напряженности которого пропорционально скорости потока электропроводной жидкости. Индуцированное электрическое поле, воздействуя на заряженные ионы электропроводной жидкости, приводит к ионизации жидкости у диэлектрического покрытия 6 в области размещения пар магнитов 3, т.е. вызывает перераспределение зарядов между ними. Вследствие использования чередующихся полюсов магнитной системы 2 заряды поверхностей пар магнитов 3 противоположны по знаку, что позволяет, при их подключении к входам дифференциального усилителя измерительного электронного блока 7, на его выходе получить сигнал пропорциональный разности потенциалов пар магнитов 3 и соответственно сигнал пропорциональный измеряемой скорости потока электропроводной жидкости.Potential differences, taken from pairs of
Значение разности потенциалов между парами магнитов 3 магнитной системы 2 пропорционально значениям их магнитной индукции, действующей вблизи поверхности устройства и составляющей пульсации вектора скорости потока электропроводной жидкости, обтекающей поверхность устройства, перпендикулярной к направлению зазора магнитной системы.The value of the potential difference between the pairs of
Таким образом, достигается технический результат - повышение чувствительности устройства, поскольку напряжение, снимаемое с пар магнитов 3 благодаря отсутствию дополнительных диэлектрических пластин и измерительных электродов, формируется максимально высоким значением магнитной индукции.Thus, a technical result is achieved - increasing the sensitivity of the device, since the voltage removed from the pairs of
Устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости по второму варианту (фиг. 3, 4) содержит металлический корпус 1, близкий по форме к усеченному конусу. В приведенном примере магнитная система 2 установлена на вершине корпуса 1 на слое диэлектрика 5. Магнитная система 2 образована, по крайней мере, из четырех магнитов 3, попарно установленных вплотную друг к другу с зазором 4 между парами. В приведенном примере магнитная система 2 выполнена с чередующимися полюсами.The device for measuring the parameters of the turbulent fluid flow according to the second embodiment (Fig. 3, 4) contains a
Пары разнополюсных магнитов 3 магнитной системы 2 подключены к измерительному электронному блоку 7. На всю поверхность устройства вне металлического корпуса нанесено диэлектрическое покрытие 6.Pairs of
Магнитная система 2, отделенная от корпуса слоем диэлектрика, может быть частично утоплена в корпусе 1 для уменьшения габаритных размеров устройства.The
Для обеспечения работы устройство устанавливается выдвинутым в набегающий поток на подвижном или на неподвижном носителе, таким образом, что его осевая линия параллельна направлению потока.To ensure operation, the device is installed extended into the incoming flow on a movable or stationary carrier, so that its axial line is parallel to the flow direction.
Работа устройства осуществляется аналогично работе устройства по первому варианту.The operation of the device is carried out similarly to the operation of the device according to the first embodiment.
При чередующихся полюсах магнитной системы 2 заряды поверхностей пар магнитов 3 противоположны по знаку для поперечной составляющей пульсаций вектора скорости потока электропроводной жидкости, перпендикулярной к плоскости, проходящей через зазор 4 магнитной системы 2. Подключение пар магнитов 3 к входам дифференциального усилителя измерительного электронного блока 7 позволяет на его выходе получить сигнал, пропорциональный (соответствующий) их разности потенциалов. Значение полученной разности потенциалов пропорционально значениям индукции магнитного поля, действующего вблизи поверхности в областях размещения пар магнитов 3 и поперечной составляющей пульсации вектора скорости набегающего потока.With alternating poles of the
Магнитная система 2 может быть выполнена с нечередующимися полюсами. В этом случае заряды поверхностей пар магнитов 3 противоположны по знаку для продольной составляющей пульсаций вектора скорости потока электропроводной жидкости, направленной вдоль осевой линии устройства. Значение разности потенциалов на выходе измерительного электронного блока 7 пропорционально значениям индукции магнитного поля, действующего вблизи поверхности в областях размещения пар магнитов 3 и продольной составляющей пульсации вектора скорости набегающего потока.
Технический результат при использовании данного устройства достигается аналогично устройству по первому варианту.The technical result when using this device is achieved similarly to the device according to the first embodiment.
Таким образом, описанные устройства, имеющие упрощенную по сравнению с известными конструкцию, могут использоваться для измерения составляющих пульсаций вектора скорости потока жидкости, в частности пресной и морской воды при проведении гидрологических исследований, с существенным увеличением чувствительности.Thus, the described devices having a simplified design in comparison with the known ones can be used to measure the component of the pulsations of the fluid flow velocity vector, in particular fresh and sea water during hydrological studies, with a significant increase in sensitivity.
Приведенное описание и чертежи позволяют изготовить заявляемые датчики в условиях серийного производства освоенными технологическими методами с использованием существующих материалов и оборудования, что говорит об их промышленной применимости.The above description and drawings make it possible to manufacture the inventive sensors in serial production using advanced technological methods using existing materials and equipment, which indicates their industrial applicability.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124269/28A RU2561304C1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Device for measurement of turbulent liquid flow parameters (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124269/28A RU2561304C1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Device for measurement of turbulent liquid flow parameters (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561304C1 true RU2561304C1 (en) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014124269/28A RU2561304C1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Device for measurement of turbulent liquid flow parameters (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561304C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4308753A (en) * | 1979-12-03 | 1982-01-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Low-power electromagnetic flowmeter |
DE19843808A1 (en) * | 1998-09-24 | 2000-03-30 | Gerd Stange | Apparatus for measuring mass and volume of through flow electrically non-conductive fluids by analyzing dielectric polarization in magnetic fields and polarization charge |
RU2338207C1 (en) * | 2007-10-10 | 2008-11-10 | Закрытое акционерное общество "Гранит-7" | Velocity converter with electric jamming compensation |
RU2420743C1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-06-10 | Закрытое акционерное общество "Ассоциация предприятий морского приборостроения" | Device for measuring turbulent flow parametres of liquid (versions) |
RU112437U1 (en) * | 2011-08-12 | 2012-01-10 | Закрытое акционерное общество "Гранит-7" | DEVICE FOR MEASURING TURBULENT FLUID FLOW PARAMETERS (OPTIONS) |
-
2014
- 2014-06-16 RU RU2014124269/28A patent/RU2561304C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4308753A (en) * | 1979-12-03 | 1982-01-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Low-power electromagnetic flowmeter |
DE19843808A1 (en) * | 1998-09-24 | 2000-03-30 | Gerd Stange | Apparatus for measuring mass and volume of through flow electrically non-conductive fluids by analyzing dielectric polarization in magnetic fields and polarization charge |
RU2338207C1 (en) * | 2007-10-10 | 2008-11-10 | Закрытое акционерное общество "Гранит-7" | Velocity converter with electric jamming compensation |
RU2420743C1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-06-10 | Закрытое акционерное общество "Ассоциация предприятий морского приборостроения" | Device for measuring turbulent flow parametres of liquid (versions) |
RU112437U1 (en) * | 2011-08-12 | 2012-01-10 | Закрытое акционерное общество "Гранит-7" | DEVICE FOR MEASURING TURBULENT FLUID FLOW PARAMETERS (OPTIONS) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101598573B (en) | Direct shaft power measurements for rotating machinery | |
Muthuvel et al. | Magnetic-capacitive wear debris sensor plug for condition monitoring of hydraulic systems | |
CN105444823A (en) | Magnetic flowmeter with vapor permeation sensor | |
CN105157767A (en) | Electromagnetic flow transducer | |
RU2420743C1 (en) | Device for measuring turbulent flow parametres of liquid (versions) | |
RU2561304C1 (en) | Device for measurement of turbulent liquid flow parameters (versions) | |
RU112437U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING TURBULENT FLUID FLOW PARAMETERS (OPTIONS) | |
RU107859U1 (en) | ELECTROMAGNETIC FLOW CONVERTER | |
CA2843049A1 (en) | A flowmeter having a magnet and detection electrode arrangement with constant capacitance between detection electrodes | |
RU2465609C1 (en) | Contactless current metre | |
CN112684206B (en) | Permanent magnet type surface flow field sensor and sensor array | |
CN105571662B (en) | A kind of electromagnetic flowmeter signal processing method and processing device | |
RU2591260C1 (en) | Electromagnetic flowmeter of liquid metals | |
RU2606340C2 (en) | Electromagnetic meter of electroconductive fluid flow velocity vector components | |
RU2335774C1 (en) | Velocity transducer with out-of-interface signal forming zone | |
RU2548126C1 (en) | Device to measure pulsation of electrically conducting fluid flow rate | |
RU2338207C1 (en) | Velocity converter with electric jamming compensation | |
RU2555517C2 (en) | Large-bore electromagnetic flow meter | |
RU2564383C1 (en) | Variable magnetic field sensor | |
RU2599766C2 (en) | Electromagnetic flow meter | |
RU2591277C1 (en) | Magnetic flow meter of liquid metal | |
US9791305B2 (en) | Apparatus for measuring a liquid flow | |
RU2469337C1 (en) | Angular acceleration sensor with liquid rotor | |
RU2654316C2 (en) | Device for the liquid media specific electrical conductivity measurement | |
RU100281U1 (en) | THREE-COMPONENT ELECTRIC CONDUCTING LIQUID SPEED METER SENSOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |