У роботі наведено результати теоретичних досліджень та моделювання концентрації та степені впливу струмів розтікання на вихідний струм кондуктивного сенсору – електродів, розташованих на стінках діелектричної труби прямокутного перерізу, який використовується як вимірювач площі поперечного перерізу потоку рідини (молока). Крім струмів безпосередньо в зоні розташування електродів мають місце також струми між електродами за межами цієї зони – струми розтікання.
Принцип вимірювання провідності широко застосовується для провідних рідин. При зануренні вимірювального зонда визначають опір середовища з малим струмом, який обробляється інтегрованим електронним пристроєм і перетворюється у виміряне значення. Типові області застосування - захист від переповнення або нестачі рідини, управління помпою, тощо. У наш час існує реальна проблема розрахунку потоків рідини, контролю властивостей і параметрів рідини.
Моделювання такого процесу можливе за допомогою розрахунку розподілу електричного струму в системі провідників. У фізичному представлені це означає, що струми розтікання, які проходять через потік достатньо віддалено від електродів сенсора, не будуть чинити значного впливу на результат вимірювання. Отже, для визначення мінімальної довжини сенсора необхідно визначити відстань від краю електрода на якій вплив струмів розтікання є відчутним. Прямокутний переріз сенсора дозволяє уникнути спотворень, обумовлених різною віддаленістю між частинами протилежних електродів і спрощує розрахунок електричного опору між ними.
У результаті отримано значення коефіцієнта впливу струмів розтікання на результати вимірювання, який визначає відхилення величини загального струму сенсора в порівнянні з величиною струму такого ж сенсора без впливу струмів розтікання.
Визначено відстань від краю електродів сенсора, на якій струми розтікання спричиняють відчутний вплив на величину вихідного струму сенсора, що дозволяє визначити мінімальну довжину сенсора. Результати дослідження представлено в графічній та числовій формі.
З отриманих результатів зроблено висновки, що вплив на величину загального струму здійснюють струми розтікання майже в десятикратній зоні від країв електроду; струм між електродами перетворювача поперечного перерізу потоку рідини з урахуванням струмів розтікання у цій зоні відрізняється в 2,3 рази від струму без урахування струмів розтікання.
Отримані результати можна використати для розрахунку вихідного сигналу кондуктивного сенсору заданої геометрії, що використовується як вимірювач площі поперечного перерізу потоку рідини.
- N. Dubovikova, Y. Kolesnikov, C. Karcher, “Flow rate measurement in aggressive conductive fluids”, in EPJ Web of Conferences 67, pp.1–5, 2014.
- R. Hunt, “How to Increase the Accuracy of Solution Conductivity Measurements”. http://www.aitsouth west.com/AccurateConductivity802.pdf, 1995.
- M. Zaninelli and F. Maria, “Conductimetric milk meter”, in Proc. Computers in agriculture and natural resources, Orlando, Florida, USA, 2006.
- V.Vaschenko, V. Versal, and V.Voitiuk, Technique of milk volume measurement in a milk tube. Ukraine Patent №39818, 2001. (Ukrainian)
- V.Versal and V.Voitiuk, “Substantiation of technique for milk expenditure measurement”, Tehnika v silskogospodarskomu vyrobnytstvi, haluzeve mashynobuduvannia, avtomatyzatsiya, no. 6, pp. 123–125, Kirovograd, Ukraine: Kirovograd National Technical University, 2000. (Ukrainian)
- V.Voitiuk and V.Versal, “Peculiarities of sensor design for milk expenditure measurement based on electrochemical method of velocity measurement and conductimetric method of liquid volume measurement”, in Proc. XV International Conf. “Datchiki i preobrazovateli informatsii, sistem izmereniya, kontrolya i upravleniya”, pp. 111–112, Moscow, Russian Federation, 2003. (Russian)
- “QuickField 6.0 User's Guide”, http://quickfield. com/ freedoc.htm