Трехкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к электромагнитным устройствам для измерения скорости электропроводящей жидкости и может быть использована для измерения скорости, например, судов. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности трехкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости. Технический результат достигается тем, что на поверхности трехкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости, содержащего магнитопровод, выполненный в виде шара с кольцевой проточкой, расположенной симметрично относительно области большого круга, и обмотки возбуждения, размещенной в кольцевой проточке, а также две пары электродов, расположенных на двух взаимно перпендикулярных осях над областью кольцевой проточки и выполненных в виде сегментов сферы, дополнительно размещена третья пара электродов, установленная таким образом, чтобы первая, вторая и третья пары электродов были расположены на трех взаимно перпендикулярных осях, и выполнена в виде сегментов сферы, а под поверхностью третьей и первой пар электродов симметрично относительно области большого круга в магнитопроводе выполнена вторая кольцевая проточка, в которой размещена вторая обмотка возбуждения, причем в области первой кольцевой проточки под каждым электродом из первой пары размещены выполненные из ферромагнитного материала скобы, охватывающие вторую обмотку возбуждения.

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к электромагнитным устройствам для измерения скорости электропроводящей жидкости и может быть использована для измерения скорости, например, судов.

Известен «Электромагнитный измеритель скорости электропроводной жидкости», содержащий преобразователь скорости, состоящий из двух обмоток возбуждения, расположенных на двух взаимно перпендикулярных плоскостях внутри сферического обтекателя, и четырех электродов, размещенных на поверхности обтекателя на двух взаимно перпендикулярных осях, лежащих в плоскости одной из обмоток возбуждения (Патент USA, 3161047,МКИ G01P 5/08, 1964).

Также известен «Электромагнитный измеритель скорости водного потока», содержащий цилиндрический магнитопровод, на боковой поверхности и торцах которого размещены соответственно обмотка возбуждения с системой из четырех электродов, а также верхняя и нижняя фокусирующие обмотки возбуждения (Патент RU, 2133038, МКИ G01P 5/08, 1999.07.10).

Недостатком данных измерителей скорости является невысокая интенсивность магнитного поля в рабочей зоне измерения скорости, вследствие чего не может быть обеспечена высокая чувствительность измерителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является «Электромагнитный измеритель скорости потока», содержащий магнитопровод, обмотку возбуждения и две пары электродов, расположенных на двух взаимно перпендикулярных осях. Магнитопровод этого измерителя выполнен в виде шара с кольцевой проточкой, расположенной симметрично относительно области большого круга. Обмотка возбуждения размещена внутри указанной кольцевой проточки, а электроды выполнены в виде сегментов сферы и установлены над областью кольцевой проточки (А.с. СССР 798593, М. Кл. G01P 5/08, Бюл. 3, 1981). Обмотка возбуждения и магнитопровод в измерителе возбуждают магнитное поле, при этом в потоке электропроводящей жидкости вокруг измерителя возникает электрическое поле. На каждой из пар электродов возникает электрический сигнал, пропорциональный проекции вектора скорости жидкости.

Известный измеритель позволяет одновременно независимым образом измерять только две составляющие вектора скорости, что недостаточно для получения полной информации о динамической структуре потока. Для одновременного измерения третьей составляющей вектора скорости необходим еще один преобразователь с другой ориентацией в потоке. В этом случае преобразователи с целью исключения взаимного влияния должны быть разнесены в пространстве, что практически исключает возможность применения таких приборов для исследований мелкомасштабной структуры потоков.

Недостатком известного измерителя является низкая чувствительность к мелкомасштабным изменениям структуры потока.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание трехкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости с повышенной чувствительностью.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности трехкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости.

Технический результат достигается тем, что на поверхности трехкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости, содержащего магнитопровод, выполненный в виде шара с кольцевой проточкой, расположенной симметрично относительно области большого круга, и обмотки возбуждения, размещенной в кольцевой проточке, а также две пары электродов, расположенных на двух взаимно перпендикулярных осях над областью кольцевой проточки и выполненных в виде сегментов сферы, дополнительно размещена третья пара электродов, установленная таким образом, чтобы первая, вторая и третья пары электродов были расположены на трех взаимно перпендикулярных осях, и выполнена в виде сегментов сферы, а под поверхностью третьей и первой пар электродов симметрично относительно области большого круга в магнитопроводе выполнена вторая кольцевая проточка, в которой размещена вторая обмотка возбуждения, причем в области первой кольцевой проточки под каждым электродом из первой пары размещены выполненные из ферромагнитного материала скобы, охватывающие вторую обмотку возбуждения.

Указанный технический результат достигается тем, что заявленное устройство позволяет проводить измерения независимым образом одновременно трех составляющих вектора скорости электропроводящей жидкости.

Совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает достижение технического результата, достигаемого при осуществлении полезной модели в силу того, что содержащаяся в заявляемом устройстве магнитная система может быть эффективно использована для измерений скорости электропроводящей жидкости.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявленного трехкомпонентного датчика измерителя скорости электропроводящей жидкости отсутствуют, следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».

В настоящее время авторам не известны трехкомпонентные датчики измерителя скорости электропроводящей жидкости, которые включали бы в себя единый магнитопровод и лишь две обмотки возбуждения.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленной полезной модели, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 и фиг.2 изображен трехкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости.

Предлагаемая полезная модель содержит первую вторую и третью пары электродов 1, 2 и 3, магнитопровод 4, а также первую 5 и вторую 6 обмотки возбуждения. Магнитопровод 4 выполнен в виде шара с первой и второй кольцевыми проточками (на фиг.1 и фиг.2 не обозначены), каждая из которых расположена симметрично области большого круга магнитопровода 4 в плоскости перпендикулярной плоскости другой кольцевой проточки. Внутри первой кольцевой проточки размещена первая обмотка возбуждения 5, внутри второй кольцевой проточки - вторая 6. Первая, вторая и третья пары электродов 1, 2 и 3 расположены на поверхности магнитопровода 4 на трех взаимно перпендикулярных осях таким образом, чтобы первая и третья пары электродов 1 и 3 находились над второй обмоткой возбуждения 6, а вторая пара электродов 2 над первой 5. Каждый из первой, второй и третьей пар электродов 1, 2 и 3 выполнен виде сегмента сферы. А в области первой кольцевой проточки под каждым электродом из первой пары 1 размещены выполненные из ферромагнитного материала скобы 7, охватывающие вторую обмотку возбуждения 6. От первой, второй и третьей пар электродов 1, 2 и 3 предусмотрено подключение к входу измерителя скорости электропроводящей жидкости (на фиг.1 и фиг.2 не обозначено).

Трехкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости работает следующим образом.

При пропускании электрического тока через первую 5 и вторую 6 обмотки возбуждения в пространстве, окружающем измеритель скорости создается магнитное поле. При размещении предлагаемого датчика измерителя в потоке электропроводящей жидкости, в ней возникает электрическое поле. При этом на каждой из пар электродов 1, 2 и 3 возникнет электрический сигнал, пропорциональный проекции вектора скорости на направление, определяемое расположением пары электродов. Для второй и третьей пар электродов 2 и 3 нужная интенсивность магнитного поля в области зондирования скорости электропроводящей жидкости обеспечивается формой магнитопровода 4, а для первой пары электродов она достигается за счет размещения под электродами скоб 7 из ферромагнитного материала.

При едином магнитопроводе и предельно простом конструктивном исполнении предлагаемое устройство измеряет три составляющих вектора скорости электропроводящей жидкости и имеет оптимальную структуру магнитного поля для формирования максимально возможного сигнала на соответствующей паре электродов.

Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленной полезной модели выполняются следующие условия:

- средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использования в измерительной технике, а именно в электромагнитных устройствах для измерения скорости, например судов;

- для заявленной полезной модели в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных до даты подачи заявки средств;

- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».

Трехкомпонентный датчик измерителя скорости электропроводящей жидкости, содержащий магнитопровод, выполненный в виде шара с кольцевой проточкой, расположенной симметрично относительно области большого круга, и обмотки возбуждения, размещенной в кольцевой проточке, а также две пары электродов, расположенных на двух взаимно перпендикулярных осях над областью кольцевой проточки и выполненных в виде сегментов сферы, отличающийся тем, что на поверхности датчика дополнительно размещена третья пара электродов, установленная таким образом, чтобы первая, вторая и третья пары электродов были расположены на трех взаимно перпендикулярных осях, и выполнена в виде сегментов сферы, а под поверхностью третьей и первой пар электродов симметрично относительно области большого круга в магнитопроводе выполнена вторая кольцевая проточка, в которой размещена вторая обмотка возбуждения, причем в области первой кольцевой проточки под каждым электродом из первой пары размещены выполненные из ферромагнитного материала скобы, охватывающие вторую обмотку возбуждения.