Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мои изобретения
.pdf
61
соединенный с первым цилиндрическим внутренним полым электродом 2 и электрически от него изолированным изоляционной втулкой 5, металлический поплавок 6 с калиброванным значением объемной плотности, помещенный в полостях цилиндрических внутренних
полых электродов 2 и 4 и изоляционной втулки 5, верхний 7 и нижний 8 упоры, экран 9, установленный сверху изоляционной прокладки 3, и донышко 10, при этом экран 9 закреплен ниже верхнего среза
цилиндрического внешнего электрода 1, в стенках цилиндрических
внутренних полых электродов 2 и 4, экране 9 и изоляционной прокладке 3 выполнены дренажные отверстия 11, а второй цилиндрический внутренний полый электрод 4, экран 9 и донышко 10 электрически соединены с цилиндрическим внешним электродом 1. Объемная
плотность металлического поплавка 6 равна граничному значению
плотности анализируемых моторных топлив. Металлический поплавок 6 размещен с возможностью его перемещения или между цилиндрическими внутренними полыми электродами 2 и 4, или внутри одного из них от верхнего 7 до нижнего 8 упора.
Принцип действия анализатора состоит в измерении диэлектрической проницаемости среды, заполняющей конденсатор, электрическая емкость C которого определяется выражением
C = k, (1)
здесь k – постоянный коэффициент, который определяется размерами
конденсатора и его конструкцией (см. Фарзане Н. Г., Ильясов И. В.,
Азим-Заде А. Ю. Технологические измерения и приборы. М., Высш.
шк., 1989. – 456 с., стр. 310, уравнение 11.29).
Металлический поплавок 6 может иметь простую геометрическую форму, например цилиндрическую, что позволяет достаточно
точно определить его объем, а его масса определяется с большой степенью точности путем взвешивания, т. е. металлический поплавок 6
изготовлен с калиброванным значением объемной плотности. Объем-
62
ная плотность металлического поплавка 6 выбирается равной граничной плотности исследуемых типов моторных топлив. Так, например,
плотность автомобильного бензина составляет 0,68÷0,76 г/см3, а
плотность дизельного топлива 0,8÷0,98 г/см3, тогда граничное значение плотности для них составит 0,78 г/см3. Такой поплавок в автомобильном бензине тонет, а в дизельном топливе всплывает.
Устройство работает следующим образом.
В корпус датчика заливается исследуемое топливо, которое через
систему дренажных отверстий 11 заполняет весь внутренний объем
корпуса и непосредственно зазор между цилиндрическим внешним
электродом 1 и первым цилиндрическим внутренним полым электродом 2. Выходная электрическая емкость C датчика зависит от диэлектрической проницаемости топлива в зазоре между цилиндрическим
внешним электродом 1 и первым цилиндрическим внутренним полым
электродом 2.
Если объемная плотность металлического поплавка 6 больше
плотности исследуемого топлива, то металлический поплавок 6 находится на нижнем упоре 8 (см. фиг. 1) и не влияет на выходную электрическую емкость C датчика.
Если объемная плотность металлического поплавка 6 меньше
плотности исследуемого топлива, то металлический поплавок 6
всплывет до верхнего упора 7 (см. фиг. 2) и частично войдет в полость первого цилиндрического внутреннего полого электрода 2. Тем
самым к выходной емкости C добавится емкость C1 системы, состоящей из первого цилиндрического внутреннего полого электрода 2,
изоляционной втулки 5, металлического поплавка 6, второго цилиндрического внутреннего полого электрода 4.
Так как второй цилиндрический внутренний полый электрод 4
электрически соединен с цилиндрическим внешним электродом 1, то
общая выходная электрическая емкость датчика увеличится и соста-
63
вит C + C1, а вся градуировочная характеристика датчика сместится на
постоянную величину C1.
Наличие верхнего 7 и нижнего 8 упоров и полное погружение
металлического поплавка 6 в исследуемое топливо устраняет погрешности из-за поверхностных эффектов на границе раздела сред. Наличие же экрана 9 и донышка 10, электрически соединенных с цилиндрическим внешним электродом 1, устраняет влияние на выходной
сигнал датчика внешних электрических полей в зоне его торцевых
поверхностей.
Лабораторные исследования экспериментального образца датчика
без металлического поплавка 6 показали, что его электрическая емкость в бензине А-76 составляет 16,8 пФ, в бензине АИ-98 17,5 пФ, а
в дизельном топливе – 17 пФ. Датчик без металлического поплавка 6
не отличает бензин от дизельного топлива, так как электрическая емкость в дизельном топливе 17 пФ находится в диапазоне изменения
электрической емкости датчика в бензине (16,8÷17,5 пФ). Аналогичные исследования датчика с металлическим поплавком 6 показали те
же данные в автомобильных бензинах, а в дизельном топливе электрическая емкость датчика составила 18,9 пФ.
Отсюда можно сделать вывод, что предложенное устройство автоматически смещает градуировочную характеристику датчика при
смене типа моторного топлива, позволяет различать типы углеводородных топлив и идентифицировать марку топлива, а также устраняет
влияние на выходной сигнал датчика внешних электрических полей в
зоне его торцевых поверхностей.
Формула изобретения
Датчик диэлькометрического анализатора качества моторного топлива, содержащий цилиндрические внешний и первый внутренний
электроды с дренажными отверстиями и изоляционную прокладку,
отличающийся тем, что первый цилиндрический внутренний элек-
64
трод выполнен полым, а датчик снабжен вторым цилиндрическим
внутренним полым электродом, который механически соединен с
первым цилиндрическим внутренним полым электродом и электрически от него изолирован изоляционной втулкой, металлическим поплавком с калиброванным значением объемной плотности, причем
его объемная плотность равна граничному значению плотности анализируемых моторных топлив, и размещенным в полостях цилиндрических внутренних электродов и изоляционной втулки с возможностью его перемещения между цилиндрическими первым и вторым
внутренними полыми электродами или внутри одного из них от верхнего до нижнего упора, экраном, установленным сверху изоляционной прокладки, и донышком, при этом второй цилиндрический внутренний электрод, экран и донышко электрически соединены с цилиндрическим внешним электродом.
№ 2215992. Датчик угла отклонения объекта
от горизонтального положения
МПК G01C 9/20, 9/06. Заявка: 2001128914/28, 26.10.2001.
Опубликовано 10.11.2003. Бюллетень № 31.
Авторы: Г. В. Медведев, В. А. Мишин,
В. Н. Шивринский и В. В. Трибунский
Патентообладатель: Ульяновский государственный технический
университет (RU)
Изобретение относится к области измерения угловых величин и
может быть использовано в промышленности, в строительстве, на
транспорте, в частности для определения углового положения транспортного средства относительно горизонтальной плоскости.
Известно устройство для измерения угла отклонения объекта от
горизонтального положения, состоящее из реохорда, помещенного в
стеклянную трубку, частично заполненную ртутью, находящейся в
атмосфере водорода (см. Электрические измерения неэлектрических
65
величин / А. М. Туричин, П. В. Новицкий, Е. С. Левшина и др.; под
ред. П. В. Новицкого. – Л.: Энергия, 1975. – 576 с., стр. 455, рис. 20-1).
Поворот датчика относительно горизонтального положения приводит к изменению дифференциальных сопротивлений реохорда.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится большая погрешность измерения, которая определяется главным образом поверхностным трением ртути и может достигать 1%, а
также сложности изготовления и эксплуатации из-за наличия ртути в
стеклянном корпусе.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство
дифференциального электролитического преобразователя для измерения угла отклонения объекта от горизонтального положения, содержащее стеклянный баллон с помещенными в нем одним общим и
двумя выходными электродами, заполненный токопроводящей жидкостью с пузырьком воздуха, имеющим возможность перемещения
между двумя выходными контактами (см. Асс Б. А., Антипов Е. Ф.,
Жукова Н. М. Детали авиационных приборов. – М.: Машиностроение,
1979. – 232 с. стр. 132, рис. 5.8) и принятое за прототип.
При наклоне баллона относительно горизонтального положения
пузырек воздуха перемещается между выходными электродами, что
приводит к изменению площади контакта каждого выходного электрода с электропроводящей жидкостью и к изменению проводимостей соответствующих слоев жидкости между общим и выходными
электродами.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что такое устройство имеет узкий
диапазон измерения, а также значительные погрешности, вызванные
66
температурными изменениями сопротивления электропроводящей
жидкости и различной степенью концентрации раствора жидкости.
Технический результат – расширение диапазона и уменьшение
погрешности измерения угла отклонения объекта от горизонтального
положения.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство датчик угла отклонения объекта от горизонтального положения содержит первый общий
электрод и два выходных электрода, помещенные в жидкость.
Особенностью является то, что он снабжен вторым общим электродом, соединенным с первым общим электродом металлической
втулкой и которые образуют герметичный корпус, внутри которого
посредством изоляционной прокладки закреплены два выходных
электрода, расположенные в одной плоскости и образующие с первым и вторым общими электродами дифференциальный конденсатор,
причем все электроды выполнены в виде плоских пластин, а половина
объема внутренней полости датчика между общими и выходными
электродами заполнена жидким диэлектриком.
На чертежах представлена схема датчика угла отклонения объекта
от горизонтального положения: фиг. 1 – горизонтальное положение
датчика: фиг. 2 – наклонное положение датчика; фиг. 3 – разрез датчика по сечению А-А фиг. 1.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Датчик содержит первый 1 и второй 2 общие электроды и два выходных электрода 3 и 4, которые помещены в жидкий диэлектрик 5.
Второй общий электрод 2 соединен с первым общим электродом 1
металлической втулкой 6, образуя герметичный корпус. Внутри корпуса датчика посредством изоляционной прокладки 7 закреплены два
67
выходных электрода 3 и 4. Выходные электроды 3 и 4 расположены в
одной плоскости и образуют с первым 1 и вторым 2 общими электродами дифференциальный конденсатор.
Фиг. 1 Фиг. 2
Фиг. 3
Все электроды выполнены в виде плоских пластин. Половина
объема внутренней полости датчика между общими электродами 1 и
2 и выходными электродами 3 и 4 заполнена жидким диэлектриком 5.
Принцип действия датчика состоит в измерении электрической
емкости дифференциального конденсатора C1, C2, образованного общими электродами 1, 2, выходными электродами 3, 4 и жидким диэлектриком 5.
Емкость C плоского конденсатора с площадью взаимного перекрытия электродов S, параллельно расположенных на расстоянии в
среде с диэлектрической проницаемостью , определяется так
C = ·S/ (1)
68
(см. Электрические измерения неэлектрических величин / А. М. Туричин, П. В. Новицкий, Е. С. Левшина и др.; под ред. П. В. Новицкого. – Л.: Энергия, 1975. – 576 с., стр. 289).
Поскольку величины и S находятся в числителе уравнения (1),
то емкость конденсатора C линейно зависит от и S. Так как жидкий
диэлектрик 5 занимает половину объема внутренней полости датчика
между общими 1, 2 и выходными 3, 4 электродами и имеет диэлектрическую проницаемость, отличную от диэлектрической проницаемости воздуха, то при наклоне датчика будет изменяться площадь пе-
рекрытия электродов 1, 2, 3, 4 в зазоре , занимаемым жидким диэлектриком 5.
Устройство работает следующим образом.
При горизонтальном положении датчика (фиг. 1) емкости дифференциального конденсатора C1, C2 равны между собой. При этом в за-
зоре , занимаемым жидким диэлектриком 5 (фиг. 3), площадь перекрытия электродов 1, 2 и 3 равна площади перекрытия электродов
1, 2 и 4.
При отклонении датчика от горизонтального положения изменяются площади перекрытия электродов 1, 2 и 3, 4 в зазоре, занимаемым
жидким диэлектриком 5. На фиг. 2 приведен пример расположения
выходных электродов 3, 4 и жидкого диэлектрика 5 при наклоне датчика, когда площадь перекрытия электродов 1, 2 и 3 меньше площади
перекрытия электродов 1, 2 и 4 в зазоре, занимаемым жидким диэлектриком 5. В результате емкость дифференциального конденсатора C1
будет меньше емкости C2. При наклоне датчика в обратном направлении емкость дифференциального конденсатора C1 будет больше
емкости C2.
Изменение дифференциальной емкости C1, C2 пропорционально
изменению угла наклона датчика относительно горизонтального положения. Если, например, жидкий диэлектрик 5 занимает половину
69
объема внутренней полости датчика между общими 1, 2 и выходными
3, 4 электродами, при этом металлическая втулка 6 и изоляционная
прокладка 7 имеют кольцевую форму, а выходные электроды 3, 4
имеют форму полукруга, то такой датчик будет иметь линейную характеристику в диапазоне углов наклона от 0 до ±90º.
Так как жидкость, заполняющая зазор между электродами датчика, является диэлектриком, то будут отсутствовать погрешности, присущие прототипу, вызванные температурными изменениями проводимости и степени концентрации электролита.
В датчике можно использовать кремнийорганический жидкий диэлектрик, например полиметилсилоксановую жидкость ПМС10,
имеющую стабильные диэлектрические свойства и работающую в
диапазоне температур от –60 до +170ºC. Изоляционную прокладку 7
можно, например, выполнить из фторопласта, также имеющего стабильные диэлектрические свойства.
Таким образом, предложенное устройство позволяет расширить
диапазон измерения углов отклонения объекта от горизонтального
положения и уменьшить погрешность измерения.
Формула изобретения
Датчик угла отклонения объекта от горизонтального положения,
содержащий первый общий и два выходных электрода, помещенные в
жидкость, отличающийся тем, что он снабжен вторым общим электродом, соединенным с первым общим электродом металлической
втулкой и которые образуют герметичный корпус, внутри которого
посредством изоляционной прокладки закреплены два выходных
электрода, расположенные в одной плоскости и образующие с первым и вторым общими электродами дифференциальный конденсатор,
причем все электроды выполнены в виде плоских пластин, а половина
объема внутренней полости датчика между общими и выходными
электродами заполнена жидким диэлектриком.
70
№ 2302617. Датчик для измерения уровня жидкости
МПК G01F 23/26 (2006.01). Заявка: 2006103910/28, 09.02.2006.
Опубликовано 10.07.2007. Бюллетень № 19.
Авторы: В. А. Мишин, А. Г. Медведев и В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Ульяновский государственный технический университет»
Изобретение относится к области измерения уровня жидкости и
может быть использовано на транспорте для измерения количества
топлива в баках сложной формы, а также глубины погружения тела в
жидкость.
Известен датчик для измерения уровня проводящей жидкости,
содержащий остеклованный электрод и дополнительный электрод без
изоляции (см. Левшина Е. С., Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин: Измерительные преобразователи. – Л.:
Энергоатомиздат, 1983. – 320 с., стр. 142, рис. 7.9, б).
Изменение емкости датчика пропорционально глубине погружения остеклованного электрода в жидкость.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного датчика, относится возможность измерения уровня только электропроводящих
жидкостей и отсутствие экранирования остеклованного электрода.
Наиболее близким датчиком того же назначения к заявленному
датчику по совокупности признаков является датчик для измерения
уровня жидкости, содержащий электроды, расположенные внутри
изоляционного слоя, заполняющего все межэлектродное пространство, и образующие параллельно соединенные конденсаторы, (см. патент РФ № 2196966, G01F 23/26, Б.И. № 2, 2003) и принятый за прототип. При изменении уровня жидкости изменяется емкость конденсатора, образованного погруженными в жидкость электродами, находящимися внутри изоляционного слоя.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]