ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ В ПОТОКЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ СРЕДЫ

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике и предназначено для измерения локальной скорости в неизотермическом потоке электропроводной жидкости (жидкие металлы, электролиты), движение которого происходит во внешнем магнитном поле.
Наиболее близким к настоящему техническому решению является кондукционный анемометр, разработанный и производившийся в Донецком государственном университете (Техническое описание «Система турбулентность», вып.III, Донецк, 1975, стр.3-4). Кондукционный анемометр представляет собой датчик с двумя электродами, вводимый в поток. Величина ЭДС, измеряемая датчиком, пропорциональна локальной скорости среды в зазоре между электродами, что позволяет определить скорость среды в той точке потока, в которую помещен датчик.
T
T
T
Однако такое устройство позволяет производить измерения локальной скорости только в изотермических потоках, так как в неизотермической среде на полезный сигнал датчика U, пропорциональный скорости среды, накладывается помеха - сигнал U, представляющий собой термо-ЭДС от дифференциальной термопары, образованной электродами датчика и электропроводной средой. Сигнал U не связан со скоростью потока, а пропорционален разности температур электродов датчика. Оценки показывают, что сигнал U не мал по сравнению с U (может даже превосходить его по величине), поэтому применение кондукционного датчика в неизотермическом потоке оказывается невозможным. Это является принципиальным ограничением применимости датчика данного типа для измерения локальной скорости в неизотермическом потоке.
Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемой полезной модели, состоит в создании датчика, пригодного для измерений локальной скорости в неизотермических потоках жидкометаллических теплоносителей, движущихся в магнитном поле. Такая задача возникает при создании жидкометаллического бланкета термоядерного реактора.
Поставленная задача решается тем, что известный электромагнитный датчик для измерения локальной скорости в потоке электропроводной среды, выполненный в виде державки с вмонтированными в нее двумя электродами, подключенный к регистрирующему, согласно полезной модели, снабжен ЭВМ, подключенной к регистрирующему прибору, а электроды выполнены в виде термопар.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструкция электромагнитного датчика, вводимого в поток теплоносителя, в двух видах: сбоку и сверху.
В державке 1 закреплены два изолированных электрода 2 и 3. Каждый электрод выполнен в виде термопары из двух разнородных металлов, например из меди и константана. Выводы датчика обозначены буквами а, b, c и d. Указанные выводы электромагнитного датчика подсоединены к регистрирующему прибору 4, который подключен к ЭВМ 5.
bc
ab
cd
Измерение локальной скорости с помощью предлагаемого датчика осуществляется следующим образом. Сигналы в виде напряжений U, U и U подаются на регистрирующий прибор 4 и в результате их обработки с помощью ЭВМ 5 определяется величина локальной скорости в зазоре между электродами датчика.
Т
Так как измерения производятся в неизотермическом потоке, то, как об этом говорилось выше, на полезный сигнал U, пропорциональный величине скорости в зазоре между электродами 1 и 2, накладывается термоЭДС U и тогда измеряемая разность потенциалов равна:
bc
ab
cd
ab
св
1
2
т
При проведении измерений с помощью быстродействующей ЭВМ измеряются три разности потенциалов: U, U и U. Разности потенциалов U и u позволяют с использованием известной зависимости U(T) для термопары медь-константан определить температуры T и Т горячих спаев термопар. По предварительно полученной в результате тарировки зависимости U(T) для термопары медь-электропроводная среда находится термоЭДС дифференциальной термопары U:
определяется величина полезного сигнала:
И, наконец, рассчитывается величина скорости жидкости в зазоре между электродами:
где В - индукция магнитного поля, δ - величина зазора между электродами, k - коэффициент, определяемый при тарировке датчика.
1
2
Все описанные выше вычисления выполняются с помощью ЭВМ и результаты расчетов - значения скорости V и температур T и Т выводятся на экран монитора и заносятся в протокол эксперимента.
Если внешнее магнитное поле направлено поперек потока, вдоль оси у, как это показано на чертеже, то измеренная величина является продольной компонентой вектора скорости. Если магнитное поле направлено вдоль потока, то измеряется поперечная компонента вектора скорости, перпендикулярная направлению магнитного поля.