A fundamentally new design of the contactless inductive sensor for the conduction control of the liquids applied in the chemical, oil-extracting, food, and other industries is offered. The sensor magnetic field is studied using modeling software system Elcut 5.6 Professional. In the course of the investigations, the impact of the excitation current magnitude, its frequency, as well as the diameter of the pipe with conducting liquid, on the magnetic-field pattern is estimated. Thus, the fluid speed was assumed rather low, unaffecting the pickup signal. The studies of the electromagnetic field excited by the alternating current in a cylindrical tube filled with the conductive fluid under its constant parameters are resulted. On the basis of the electromagnetic process simulation results, the recommendations on the optimum parameter ratio dependent on the test medium characteristics are obtained.
electromagnetic field, conductive fluid, magnetic field characteristics, excitation current, frequency, diameter of tube with conductive fluid.
УДК 621.318
Датчик электропроводности жидкости, протекающей в диэлектрической трубе [1]
А. П. Попов, А. О. Чугулев, М. Р. Винокуров
Предлагается принципиально новая конструкция бесконтактного индуктивного датчика для контроля электропроводности жидкостей, которые применяются в химической, нефтедобывающей, пищевой и других отраслях промышленности. Исследование магнитного поля датчика выполнено с использованием комплекса программ моделирования Elcut 5.6 Professional. В процессе исследования оценивалось влияние на характеристики магнитного поля величины тока возбуждения, его частоты, а также диаметра трубы с электропроводящей жидкостью. При этом скорость движения жидкости предполагалась достаточно малой, не оказывающей заметного влияния на выходной сигнал датчика. Приводятся результаты исследования электромагнитного поля, возбуждаемого переменным током в цилиндрической трубе, заполненной электропроводящей жидкостью при её неизменных параметрах. На основании результатов моделирования электромагнитных процессов получены рекомендации об оптимальных соотношениях параметров в зависимости от характеристик исследуемой среды.
Ключевые слова: электромагнитное поле, электропроводящая жидкость, характеристики магнитного поля, ток возбуждения, частота, диаметр трубы с электропроводящей жидкостью.
Введение. В настоящее время известны различные приборы для контроля электропроводности жидкостей, которые применяются в химической,
1. Kulakov, M.V. Tekhnologicheskiye izmereniya i pribory dlya khimicheskikh proizvodstv. [Technological dimensions and devices for chemical plants.] Moscow: Mashinostroenie, 1983, 424 p. (in Russian).
2. Vishnyakov, E.K., Leonkin, E.I., Kosarev, O.V. Ustroystvo dlya izmereniya udelnogo elektricheskogo soprotivleniya zhidkikh sred : patent 2105317 Ros. Federatsiya : MPK G01R27 / 22, G01N27 / 02.[A device for measuring the specific electrical resistivity of liquid media: patent RF 2105317 : IPC/G01R27 22/02/G01N27.] Patent RF no. 5062811/09, 1998 (in Russian).
3. Ewing, G. Instrumentalnyye metody khimicheskogo analiza. [Instrumental methods of chemical analysis.] Moscow : Mir, 1989, 383 p. (in Russian).
4. Popov, A.P., et al. Raschet elektricheskikh i magnitnykh poley metodom konechnykh elementov s primeneniyem kompleksa programm Elcut. [Calculation of the electric and magnetic fields using finite element program complex Elcut.] Omsk : Izdatelstvo OMGTU, 2010, 84 p. (in Russian).
5. Horovits, P., Hill, U. Iskusstvo skhemotekhniki. [Circuitry art.] Moscow : Mir, 1998 (in Russian).
6. Sylvester, P., Ferrari, R. Metod konechnykh elementov dlya radioinzhenerov i inzhenerov-elektrikov. [Method of final elements for radio- and electrical engineers.] Moscow : Mir, 1986, 229 pp. (in Russian).
7. Pasynkov, V.V., Sorokin, V.S. Materialy elektronnoy tekhniki. [Materials of electronic equipment.] SPb. : Lan, 2001, 368 pp. (in Russian).
8. Preobrazhensky, A.A., Bishard, E.G. Magnitnyye materialy i elementy. [Magnetic materials and elements.] Moscow: Vysshaya shkola, 1986, 352 pp. (in Russian).
9. Popov, A.P., Chugulev, A.O., Vinokurov, M.R. Energosberegayushchiy bystrodeystvuyushchiy pereklyuchatel toka dlya induktivnykh nagruzok. [Energy-efficient high-speed current selector for inductive loadings.] Vestnik of DSTU, 2010, no. 5(48), vol. 10, pp. 675-682 (in Russian).
10. Popov, A.P., Chugulev, A.O., Vinokurov, M.R. Induktsionnyy datchik lineynykh peremeshcheniy s otritsatelnoy obratnoy svyazyu po potokostsepleniyu obmotki vozbuzhdeniya. [Induction gage of degenerative linear displacements on flux linkage of drive winding.] Vestnik of DSTU, 2012, no. 2 (63), iss. 1, pp. 54-59 (in Russian).
