2.Ионизационные расходомеры

На рис.23 пояснен принцип действия ионизационного расходомера на принципе уноса ионов.В качестве радиоактивного излучателя используется-излучатель,например полониевый излучатель.Составляющая скорости ионов на осиY (вдоль силовых линий эл.поля) определяется выражением

V_у=uE ,

где u-подвижность иона,E-напряженность эл. поля.Составляющая скорости вдоль осиXявл.скоростью потока газа:V_x= v.Т.о., иониз.токIявл.функцией скорости газового потока.

I=(v) .

Описанный принцип действия использован как при измерении расхода газа,прямо пропорционального скорости газа,так и при измерении скорости ветра.Непостоянство во времени интенсивности излучения и коэфициента рекомбинации ионов ограничивает точность измерения скоростиVпо ионизационному токуI.

Увеличения точности можно достичь путем использования дифференциальной схемы (рис.24).Здесь 1 и 2 – электроды от выпрямителя,расположенного в блоке 3,в котором находится и электрометрическая измерительная цепь,образующая

Рис.23

разность токов обоих электродов 1 и 2.Измерительная цепь уравновешивается при отсутствии потока газа (v=0). При движении потока газа со скоростью, сравнимой со скоростями движения ионов в газе, число ионов, попадающих на электрод 2, будет возрастать, а попадающих на электрод 1 – уменьшаться. Измерительная цепь выйдет из равновесия, и разность токов обоих электродов будет функцией измеряемой скорости газового потока.

Для измерения малых скоростей и расходов газа в качестве рабочего фактора может быть использовано явление рекомбинации ионов (рис.25) на приёмный электрод 1 подаётся потенциал относительно корпуса трубы от выпрямителя, расположенного в блоке 2. В этом же блоке размещена электрометрическая измерительная цепь, измеряющая ток приёмного электрода. При скорости потока газа, равной нулю, ионы на приёмный электрод не попадают, т.к. за время переноса их от излучателя до приёмного электрода они успевают рекомбинироваться. При перемещении потока газа с малой скоростью влияние рекомбинации ионов несколько уменьшается и в приёмном электроде появляется ток. При небольших скоростях зависимость тока от скорости практически линейна.

Т.к. коэффициент рекомбинации зависит от параметров среды, то изменения последних (по сравнению с их значениями при градуировке) являются источником погрешности.

3.Индукционные расходометры

Принцип действия ИР иллюстрирует рис.26. В трубе 1 из немагнитного материала протекает со скоростью v электропроводная

Рис.24

жидкость, расход которой подлежит измерению. Поток жидкости пронизывается магнитным полем, создаваемым полюсами 2 и 3 электромагнита переменного тока. Пользоваться постоянным полем нельзя, т.к. при этом возникает э.д.с. поляризации, направленная против основной э.д.с. Тогда в потоке

Рис.25

возникает э.д.с., которую подводят в измерительную цепь с помощью электродов 4 и 5. Значение э.д.с. Е в точках съёма её электродами равно Е=ωBvdk, где В – магнитная индукция, d – диаметр трубопровода, ω – угловая частота, k – конструктивный коэффициент.

Скорость v потока можно выразить через расход Q согласно выражению

V = 4Q/(πd²).

Тогда Е = 4 ωBkQ/(πd).

ИР практически безынерционен, поэтому описанный расходометр целесообразно использовать при измерении и записи переменных во времени расходов. Кроме того, показания подобного расходометра не зависят от физических параметров жидкости (давления, температуры, плотности, вязкости), если только изменение этих параметров не влияет на электропроводность жидкости.

Следует отметить также, что преобразователь не вызывает падения давления жидкости, что выгодно отличает его от других расходомеров.

Главной погрешностью ИР является погрешность от непостоянства дополнительных э.д.с., основной из которых является индуктируемая в контуре, составленном из двух электродов, столба жидкости между ними и выводов. Все дополнительные э.д.с. пропорциональны индукции и частоте магнитного поля. Поэтому целесообразно уменьшать частоту питания до значения, ограниченного лишь частотой изменения расхода жидкости. Обычно работают на пром. частоте. Плоскость витка, образованного электродами и выводами, следует располагать параллельно магнитному полю.

Радикальное уменьшение погрешности, обусловленной дополнительными э.д.с., возможно путём компенсации этих э.д.с. с помощью отдельной (компенсирующей) обмотки 6, размещённой на сердечнике электромагнита, в которой индуктируется э.д.с. в противофазе с э.д.с., индуктируемой в жидкости. Разность этих э.д.с. подаётся на вход усилителя. Установка нуля осуществляется при v=0.

Дополнительная э.д.с. может возникнуть также как результат вихревых токов в жидкости при неоднородности магнитного поля и жидкости. Наконец, дополнительной э.д.с. можно характеризовать влияние С.

Использованная литература

1. ТрубенокА.Д.Пневматические и гидравлические преобразователи. /Конспект лекций по курсу ,,Расчёт и конструирование автоматических приборов’’/. Киев (КПИ) – 1973.

2. БаштаТ.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. – М.: ,,Машиностроение’’, 1972.

3. ЛембергМ.Д. Элементы гидроавтоматики. (Биб-ка по автоматике). – М. – Л.: ГЭИ, 1962.

4. ЛембергМ.Д. Пневмоавтоматика. (Биб-ка по автоматике). – М. – Л.: ГЭИ, 1961.

5. ТуричинА.М. Электрические измерения неэлектрических величин. – М. – Л.: ГЭИ, 1959.

6. Автоматизация производства и промышленная электроника. В 4-х томах. – М.: Советская энциклопедия.

7. КатысГ.П. Элементы систем автоматического контроля нестационарных потоков. – М.: 1959.

8. Бошня Л.Л.,Бызов Л.Н. Измерение малых расходов жидкостей. – М. – Л.: 1961.

9. УтимышевР.И. Техника измерения скоростей вращения. – М. – Л.:1961.

10. АгейкинД.И.,КостинаЕ.Н.,КузнецоваН.Н. Датчики систем автоматического контроля и регулирования. – М.: 1959.

11. Кремлевский П.П. Расходомеры. – М. – Л.: 1963.

12. КатысГ.П. Автоматический контроль нестационарных параметров и параметрических полей. – М.: 1962.

13. ЛембергМ.Д. Системы гидроавтоматики. (Биб-ка по автоматике). – М. – Л.: Энергия, 1965.