Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для измерения скорости течения жидкостного или газового потока криогенных сред. Сущность изобретения: выполнение чувствительного элемента высокотемпературной металлокерамики, например YBaCuO, и пропускание через него электрического тока, величина которого обеспечивает работу в режиме фазового перехода в сверхпроводящее состояние, позволяет отказаться от дополнительного источника тепла, что упрощает способ измерения и позволяет повысить чувствительность, поскольку в этом случае весь диапазон теплового режима при установленном постоянном токе в диапазоне измеряемых скоростей может быть охвачен интервалом температур фазового перехода в сверхпроводящее состояние. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2010233
Класс(ы) патента: G01P5/12
Номер заявки: 5043407/10
Дата подачи заявки: 26.05.1992
Дата публикации: 30.03.1994
Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения
Автор(ы): Вельт И.Д.; Никулов А.В.; Перфильева Л.Д.; Розенфланц В.Ж.
Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения скорости течения жидкостного или газового потока криогенных сред.
Известен в термоанемометрии способ измерения скорости и течения жидкости или газа, заключающийся в подведении к термочувствительному элементу (ТЧЭ) электрического тока и определении скорости измеряемой среды по величине теплового потока при достижении ТЧЭ заданной температуры [1] . Недостатком данного способа является низкая чувствительность термоанемометрического устройства, его реализующего.
Известен также способ измерения скорости течения криогенной жидкости, заключающийся в пропускании через ТЧЭ электрического сигнала, подведении к нему тепла от дополнительного источника и определении скорости течения жидкости по величине теплового потока от дополнительного источника тепла в момент перехода ТЧЭ из сверхпроводящего состояния в нормальное [2] .
Недостатком этого способа является сложность его реализации, заключающаяся в необходимости дополнительного источника тепла.
Целью изобретения является упрощение процесса измерения скорости потока криогенных сред и повышение чувствительности измерения.
Для этого в способе измерения скорости течения жидкости, заключающемся в пропускании через чувствительный элемент электрического тока и определении скорости течения жидкости по изменению величины напряжения на чувствительном элементе, через чувствительный элемент, выполненный из высокотемпературной металлокерамики, например YBaCuO, пропускают электрический ток, величина которого обеспечивает работу в режиме фазового перехода в сверхпроводящее состояние и устанавливается в соответствии с формулой
I= Ic(1-T/Tc)m, (1) где I - величина устанавливаемого тока;
Ic - величина критического тока при T= 0oK;
Т - начальная температура измеряемой среды;
Тс - температура фазового перехода при I= 0;
m - показатель степени, равный 1-1,5 (для пленок, изготовленных по разным технологиям).
Таким образом, в предложенном способе измерение скорости по величине теплового потока проводится не в момент перехода в сверхпроводящее состояние, а в течение протяженного интервала температур, охватывающего весь диапазон фазового перехода. При этом используется обнаруженный в экспериментах интервал температур фазового перехода у высокотемпературных металлокерамик (ВТСП), значительно более широкий, чем у сверхпроводящих металлов (и их сплавов) при низких температурах. Например, для олова это 10-3К, а для YBaCuO - (2. . . 6)K.
Применение сверхпроводящей металокерамики в ТЧЭ позволяет отказаться от дополнительного источника тепла, т. е. упростить способ измерения и повысить чувствительность, поскольку в этом случае весь диапазон теплового режима при установленном постоянном токе в диапазоне измеряемых скоростей может быть охвачен вышеупомянутым интервалом температур фазового перехода в сверхпроводящее состояние. Иными словами, тепловой режим ТЧЭ в диапазоне измеряемых скоростей потока не выходит за интервал температур Тс1сс2, где Тс1 - температура начала перехода в сверхпроводящую фазу ТЧЭ; Тс2 - температура конца перехода в сверхпроводящую фазу ТЧЭ. При этом рабочий режим, соответствующий фазовому переходу, обеспечивается выбором тока смещения Ic, пропускаемого через ТЧЭ и устанавливаемого в соответствии с формулой (1).
Меняя величину пропускаемого тока в пределах от 0 до Ic, можно изменять температурный интервал, например, чтобы температура Тс, ТЧЭ находилась приблизительно посередине интервала [Tc1, Tc2] .
На фиг. 1 изображен термоанемометрический датчик, продольный разрез; на фиг. 2 - термоанемометрический датчик, общий вид.
Термоанемометрический датчик (фиг. 1) состоит из корпуса 1, пленочного термочувствительного элемента 2, выполненного из высокотемпературной сверхпроводящей металлокерамики, например Y1Ba2Cu2O7, размещенной на диэлектрической подложке. Крепление подложки обеспечивается эпоксидным компаундом 3, выводы от контактных площадок тонкими проводниками 4 подсоединены к клеммным контактам 5 разъемного соединения 6. На корпусе имеется резьбовое соединение для установки термоанемометрического датчика в канале трубопровода. Электрическая схема термоанемометрического датчика имеет четыре вывода: два потенциальных U1 и U2 и два токовых I1 и I2. К потенциальным выводам подсоединяется микровольтметр, к токовым - источник тока.
Датчик работает следующим образом. Поток измеряемой среды обтекает рабочую поверхность чувствительного элемента 2 термоанемометрического датчика и отводит от нее тепло. При этом электрическое сопротивление датчика изменяется по мере изменения скорости измеряемой среды. Связь температура среды/ скорости потока V с непосредственно измеряемой термоанемометром величиной (сопротивлением R, силой тока I или разностью потенциалов U) определяется основным уравнением теплообмена
I2R= (Tизмс)(а+bVn), (2)
R= Ro[1+ αt (Tизмс)] , (3) где a, b, n - постоянные;
Тизм - температура измеряемой среды при скорости V;
R - сопротивление ТЧЭ при Тс;
α t - температурный коэффициент сопротивления.
Величина чувствительности для ТЧЭ зависит от определенной величины тока смещения Ic, при котором критическая температура фазового перехода становится равной температуре рабочей среды (Тизм= Т), и от температурного коэффициента сопротивления. Чувствительность термопреобразователя в принципе может быть достигнута 100-7B/K , что позволяет регистрировать изменение температуры до 10-7 К.
Таким образом, выполнение чувствительного элемента термоанемометра из высокотемпературной сверхпроводящей металлокерамики позволяет кроме упрощения способа измерения иметь высокочувствительный термоэлемент. (56) 1. Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества. Л. , 1975, с. 464.
2. Авторское свидетельство СССР N 525886, кл. G 01 P 5/12, 1976.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА , заключающийся в пpопускании чеpез чувствительный элемент электpического тока и опpеделении скоpости течения по изменению величины напpяжения на чувствительном элементе, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполняют из высокотемпеpатуpной металлокеpамики, а величину I электpического тока устанавливают в соответствии с фоpмулой
I = Ic 1- ,
где Iс - величина критического тока при T = 0 К;
T - начальная температура среды;
Tс - температура фазового перехода при I = 0;
m = 1 - 1,5 - показатель степени.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполняют из YBa CuO.