SU1144055A1

SU1144055A1 - Measuring converter of flow speed pulsation transverse components

Info

Publication number: SU1144055A1
Application number: SU833597317A
Authority: SU
Inventors: Игорь Леонидович Кузнецов; Александр Александрович Сангалов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4126
Priority date: 1983-05-30
Filing date: 1983-05-30
Publication date: 1985-03-07

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОПЕРЕЧНЫХ КОМПОНЕНТ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащий корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных чувствительных элементов , отличающийс тем, что, с целью повьшени точности измерений , чувствительные элементы преобразовател вьшолнены из пьезокерамики в виде одинаковых по форме сферических сегментов с попарно противоположной пол ризацией, образуюпщх полусферу, обращенную выпуклой частью к потоку, и соединенных электрически параллельно, причем со стороны потока на полусферу нанесено термозащитное покрытие в виде чередующихс слоев теплопроводника и теплоизол тора.Measuring transducer transverse component of velocity fluctuations FLOW comprising a housing, a dual-channel circuitry and two pairs of orthogonally arranged sensor elements, characterized in that, in order povsheni accuracy measurement, sensors transducer vsholneny of piezoceramics in a same shape of spherical segments with mutually opposite sex the hemisphere, which is directed by a convex part to the flow, and electrically connected in parallel, and with The heat flow coating in the form of alternating layers of heat conductor and heat insulator is applied to the flow of the hemisphere.

Description

22

4 four

ОABOUT

bibi

0101

Фиг.1 1 Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл одновременного измерени в одной точк-е среды поперечных компонент пульсаций скорости потока жид кости или газа. Известно устройство, содержащее Два канапа измерени скоростей с акустическими траектори ми ij . Однако устройство характеризуетс недостаточной чувствительностью заключающейс в трудности фазового разделени акустических сигналов при скорости потока менее 10 м/с Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс измерительньй преобразователь поперечных компонент пульсаций скорости потока, содержащий корпус, двухка альную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных электродов Г21 . Недостатком преобразовател вл етс невысока точность измерени ввиду неидентичности каналов преобразовани . Цель изобретени - повьшение точ ности измерений. Указанна цель достигаетс тем, что в измерительном преобразователе поперечных компонент п лыации скорости потока, содержащем корпус, двухканальную электрическую схему и две пары ортогонально расположенных чувствительных элементов, последние выполнены из пьезокерамик в виде одинаковых по форме сферических сегментов с попарно противоположной пол ризацией, образующих полусферу, обращенную вьшуклой частью к потоку, и соединенных элек трически параллельно,причем со стор ны потока на полусферу нанесено термозащитное покрытие в виде чередующихс слоев теплопроводника и теплоизол тора, На фиг.1 представлен преобразователь , общий вид; на фиг.2 электрическое соединение пары вертикальных и пары горизонтсшьных чувствительных элементов; на фиг.З узел I на фиг.2; на фиг.4 - конструкци собранной измерительной головки. Преобразователь включает корпус с измерительной головкой 2, на кот рой размещены чувствительные элементы 3 с нанесенным на них со сто 52 роны потока термозащитным покрытием 4.. Внутри корпуса размещена двухканальна электрическа , схема 5, имеюща высокое значение входных сопротивлений каналов, работающих в режиме масштабных усилителей. На электрически соединенные пары вертикальных чувствительных элементов 3 и пары горизонтальных чувствительных элементов 6 (фиг.2) со стороны потока нанесено термозащитное покрытие 4, состо щее из слоев теплопроводника 4с| и слоев теплоизол тора 4 & , Термозащитное покрытие представл ет собой чередующиес слои теплопроводника толщиной 10-15 мкм (например., напыленное серебро) и слои теплоизол тора толщиной 150-200 мкм (например, лак УР-231 с наполнителем и отвердителем ). Конструкци собранной измерительной головки (фиг.4) содержит корпус головки 2 с электрическим разъемом 7, пару вертикальных чувствительных элементов 3 (горизонтальна пара не показана) и термозащитное покрытие 4. Преобразователь работает следующим образом. При наличии в потоке вертикальной W или горизонтальной Vпоперечных компонент пульсаций скорости происходит воздействие пульсаций давлени на каждую пару чувствительных элементов (вертикальных 3 или горизонтальных 6). Причем, если один из элементов пары испытывает превышение давлени над средним в потоке, другой элемент пары испытывает уменьщенное давление по сравнению со средним. В силу противоположной пол ризации элементов пары и благодар их электрическому соединению (параллельно) происходит сложение сигналов и результирующий сигнал Ug или U подаетс на вход соответствующего канала электрической схемы преобразовател . Воздействие продольной компоненты пульсаций скорости потока U на обе пары чувствительных элементов происходит одинаковым образом, что приводит к компенсации электрических сигналов на элементах. Аналогична компенсаци происходит при воздействии вертикальной компоненты W на горизонтальную пару 6 чувствительных элементов или при воздействии горизонтальной компоненты на вертикальную пару чувствительных элементов 3. Электрическа компенсаци сигналов на элементах пары происходит также при измерении среднего давлени в потоке и при воздействии акустических колебаний с длиной волны, превышающей поперечный размер измерительной головки.Fig. 1 1 The invention relates to a measurement technique and is intended for simultaneous measurement at one point of the medium of the transverse components of the pulsations of the flow rate of a liquid or a gas. A device is known that contains Two speed measurement channels with acoustic trajectories ij. However, the device is characterized by insufficient sensitivity of the phase separation of acoustic signals at a flow rate of less than 10 m / s. The closest in technical essence to the present invention is a transducer measuring transverse component of the flow velocity pulsations, comprising a housing, a two-channel electric circuit and two pairs of orthogonal electrodes G21. The disadvantage of the converter is the low measurement accuracy due to the non-identity of the conversion channels. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements. This goal is achieved by the fact that in a transducer of transverse components of the flow velocity, comprising a housing, a two-channel electrical circuit and two pairs of orthogonally located sensing elements, the latter are made of piezoelectric ceramics in the form of spherical segments with oppositely polarized pairs that form a hemisphere, inverted to the flow, and connected electrically in parallel, and from the side of the flow a thermal protective coating is applied to the hemisphere in the form of The alternating layers of heat conductor and heat insulator; Figure 1 shows the converter, general view; in FIG. 2, the electrical connection of a pair of vertical and a pair of horizontal sensors; in FIG. 3, node I in FIG. 2; Fig. 4 shows the structure of the assembled measuring head. The converter includes a housing with a measuring head 2, on which sensitive elements 3 are placed with a thermal protective coating 4 deposited on them with a flow of 52. Inside the housing there is a two-channel electrical circuit 5 having a high value of the input resistances of the channels operating in the large-scale amplifier mode . On the electrically connected pairs of vertical sensing elements 3 and a pair of horizontal sensing elements 6 (Fig. 2), a thermal protective coating 4 is applied on the flow side, consisting of layers of heat conductor 4c | and heat insulator layers 4 & The thermal protective coating is alternating layers of heat conductor with a thickness of 10–15 µm (for example, sprayed silver) and layers of heat insulator with a thickness of 150–200 µm (for example, UR-231 lacquer with filler and hardener). The design of the assembled measuring head (Fig. 4) comprises a head body 2 with an electrical connector 7, a pair of vertical sensing elements 3 (a horizontal pair is not shown) and a thermal protective coating 4. The converter works as follows. If there is a vertical W or horizontal V transverse velocity pulsation component in the flow, pressure pulsations are applied to each pair of sensing elements (vertical 3 or horizontal 6). Moreover, if one of the elements of the pair experiences an excess pressure above the average in the flow, the other element of the couple experiences a reduced pressure compared to the average. Due to the opposite polarization of the elements of the pair and due to their electrical connection (in parallel), the signals are added together and the resulting signal Ug or U is fed to the input of the corresponding channel of the converter's electric circuit. The impact of the longitudinal component of the pulsation flow rate U on both pairs of sensitive elements occurs in the same way, which leads to the compensation of electrical signals on the elements. Similar compensation occurs when a vertical component W is applied to a horizontal pair of 6 sensitive elements or when a horizontal component is applied to a vertical pair of sensitive elements 3. Electrical compensation of signals on the couple’s elements also occurs when measuring the average pressure in the flow and when exposed to acoustic oscillations with a wavelength longer than transverse size of the measuring head.

Дл повышени точности измерени в потоке с большим поперечным градиентом температурных пульсаций на внешнюю поверхность чувствительных элементовj обращенных к потоку, нанесено термозащитное покрытие 4, действие которого основано -на различии в теплопроводности покрыти ,- что приводит к вьфавниванию температурных неоднородностей по поверхности чувствительных элементов , и, в силу .их одинакового воздействи на каждую диагональную па1440554In order to improve the measurement accuracy in a stream with a large transverse gradient of temperature pulsations, a thermal protective coating 4 is applied to the external surface of the sensitive elements j, the effect of which is based on the difference in thermal conductivity of the coating, which leads to thermal irregularities on the surface of sensitive elements, and by virtue of their identical effect on each diagonal pa1440554

ру элементов с взаимно противоположной пол ризацией, происхо Ьт элек . трическа компенсаци сигналов отpy elements with mutually opposite polarization, occurs electr. Three-way signal compensation from

этих температурных неоднородностей 5 потока.these temperature inhomogeneities 5 flow.

Дл эффективной зан ты преобразовател от пульсаций температуры потока с частотой следовани пор дка 0,1 Гц и поперечным градиентом температзфы потока пор дка 10 С/м достаточно трех слоев теплопроводника и теплоизол тора. В этом случае уровень сигнала от пульсаций температуры не превьшзает 15 уровень шумов. При меньших градиентах температуры или большей частоте следовани этих пульсаций осреднение их по поверхности чувствительных элементов, а следовательно, их компенсаци улучшитс .To efficiently occupy the transducer from the flow temperature fluctuations with a frequency of the order of 0.1 Hz and a transverse temperature gradient of the flow of the order of 10 C / m, three layers of heat conductor and heat insulator are sufficient. In this case, the signal level from temperature fluctuations does not exceed 15 noise level. With smaller temperature gradients or a higher frequency of these pulsations, their averaging over the surface of sensitive elements and, consequently, their compensation will improve.

Таким образом, предлагаема конструкци преобразовател позволит повысить точность измерени .Thus, the proposed converter design will improve the measurement accuracy.

VV

dd

1У1U

Claims

MEASURING TRANSMITTER OF TRANSVERSE COMPONENTS OF FLOW RATE PULSATIONS, comprising a housing, a two-channel electrical circuit and two pairs of orthogonally located sensitive elements, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, the sensitive elements of the transducer are made of piezoceramics in the form of spherical segments of the same shape with pairwise opposite fields forming a hemisphere facing the convex part of the flow, and electrically connected in parallel, and from the side of the and coated on a hemisphere Heat protective cover in the form of alternating layers of heat conductor and insulator.

FIG. 1>