179652. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés test (ek) vagy közeg helyzetét, lletve helyváltoztatásának mértékét reprezentáló fizikai jellemző (pl. sebesség, távolság, szint,) közvetett meghatározására
3 179652 4 közegben a termoelemek, fűtőszálak dinamikus igénybevételnek vannak kitéve, a közvetlen érintkezés szennyezést, elváltozást okozhat, a mérőelemek kihatnak az áramlási tér geometriájára (fojtások, keresztmetszet-szűkületek), az áramló közeg útjában elrendezett elemek és a keresztmetszeti változások folytán a megoldások csak folyadék áramlási sebességének mérésére alkalmazhatók. Az 559 368. lsz. svájci szabadalmi leírás szerinti megoldásnál megmérik az áramló közeg belső súrlódása folytán a pálya két adott távolságú pontja között fellépő hőmérsékletváltozást. így nincs szükség hőcsere előidézésére, de a mérési mechanizmus paraméterei csak igen szűk tartományon belül választhatók meg; ha tájékoztató értéknél nagyobb pontosságot és egyértelmű reprodukálhatóságot kívánunk meg, fojtást kell a pályába iktatni a már említett hátrányok terhével. Általánosabb rendeltetéssel alkalmazható a 25 00 897. lsz. NSZK közzétételi iratban ismertetett megoldás. A termikus folyamat itt forszírozott, a paraméterek szabadabban választhatók. A leírásból azonban következik, hogy a foganatosításhoz az áramlási térben rendezik el mind a hőforrást, mind a hőérzékelő(ke)t, általában fűtőszálat és termoeleme(ke)t. A váltakozó termikus hullámteret váltakozóáramú villamos táplálással vagy egyenáramú villamos táplálás alkalmazása mellett hidrodinamikai modulációt előidéző geometria kialakításával hozzák létre. Az áramlási térben elrendezett eszközök így bizonyos mértékben kihatnak az áramlási feltételekre is; ennél jelentősebb hátrány, hogy a fűtőszálat pl. (kb. 100 Hz-es hőhullám előidézéséhez) 20 p,m konstantánhuzalból készítik, a termoelem huzala 0,1 mm átmérőjű Fe-Konst huzal, az áramlási térben elrendezett huzalok tehát kifejezetten sérülékenyek. A találmány alapja az a felismerés, hogy a vivő jellemző hőcserével való befolyásolásán alapuló közvetett mérés alkalmazási területe jelentősen kiterjeszthető és a foganatosítás üzemi körülményei javulnak, ha mind a hőcserét előidéző eszközt, mind a vivő jellemző érzékelésére alkalmazott eszköz(öke)t a — tartósan vagy átmenetileg — a mérés tárgyául szolgáló közeggel kitöltött téren kívül rendezzük el. így egyfelől a mérési eljárás foganatosításához alkalmazott eszközök gyakorlatilag nem befolyásolják a közeg rendeltetésszerű mozgását és a közeg és a méréshez alkalmazott eszközök között nem lép fel (roncsolást vagy szennyezést okozó) éríntkezéses kölcsönhatás, másfelől a közvetett mérés nem csak folyadék áramlási sebességének meghatározását teszi lehetővé, hanem akár amorf közeg, akár alaktartó szilárd test helyzetét vagy helyváltozásának — előjelhelyes — mértékét reprezentáló bármely vivő jellemző meghatározását. A találmány szerint a hőcserét alapvetően két eltérő módon is előidézhetjük. Az egyik változat szerint a közeget — legalább átmenetileg — magában foglaló téren kívül elrendezett villamos, illetve elektromágneses energiaforrásból energiaimpulzust adunk a tér meghatározott részébe (tartományába) és a tartományba juttatott energiaimpulzus okozta hőhatást reprezentáló valamely jellemzőt a téren kívül elrendezett érzékelővel határozzuk meg. Előnyösen az elektromágneses energiaforrás lehet infravörös vagy lézer sugárforrás, mellyel a tartományt impulzusszerűen besugározzuk; induktív gerjesztés is alkalmazható. A hőhatás érzékelésére is — bármelyik változatnál — előnyösen alkalmazható infravörös hullámra érzékeny eszköz. — A másik változat szerint nem elektromágneses energiaimpulzust juttatunk a tér meghatározott tartományába (mely energia bejuttatása esetén a hőcsere csak hőközlés lehet), hanem a tartományba — a tér környezeti viszonyai mellett — hőforrást vagy hőnyelőt képező közeget juttatunk. Ez a közeg lehet a környezeti hőmérséklethez képest meghatározott hőtartalomra felhevített vagy meghatározott hőveszteségre lehűtött közeg, mely esetben a kiegyenlítési çplyamat e -edményezi a hőcserét vagy olyan közeg, mely a tér környezeti feltételei mellett a mérendő közeggel, ez esetben áramló folyadékkal — hőfelszabadítással vagy hőelnyeléssel járó (endoterm vagy exoterm) vegyi folyamatban — reagál. Mindkét változat esetében a méréstechnikai beavatkozáskor a mérendő közeget magában foglaló tér meghatározott tartományában — abszolút értékként, illetve térfogati vagy időegységre vetítve — előre meghatározott mértékű hőcserét hajtunk végre, majd érintésmentes termikus/villamos jelátalakító segítségével előállítjuk a vivő jellemzőt reprezentáló — célszerűen villamos — jelet és e jelet közvetlenül vagy közbenső tárolás után kijelző és/vagy regisztráló és/vagy további jelfeldolgozó eszköz bemenetére kapcsoljuk. Az eljárás foganatosítható folyamatos, szakaszos vagy mintavételes módon egyaránt. Az energiaközlés is lehet eseti vagy szakaszos, mely utóbbi esetben előírt ismétlési frekvenciával periodikusan közölt energiakvantumok révén valósítjuk meg a mintavételt. A térfogati egység fogalmát is általánosan értelmezzük. Ha a pályahosszhoz képest elhanyagolható szélességű és mélységű a tér, akkor hosszegységre értelmezzük. Ha pedig a pályát egyenközö szakaszokra bontva, periodikusan ismétlődő térelemeknél valósítunk meg hőcserét, térbeli a mintavétel. Ügy is járhatunk el, hogy a pályának egy vagy több meghatározott pontjában hajtunk végre hőcserét és az érzékelt jellemzőből leszármaztathatjuk a valamely adott keresztmetszeten időegység alatt áthaladó közeg mennyiségét vagy a két ponton való áthaladás közötti időeltolódásból az áramlás sebességet stb. Ha a vivő jellemző a tér adott pontjának hőmérséklete, annak nem a pontos értékét, hanem csak az ugrásszerű változását kell érzékelni, ami igen lényeges előny az idézett két anterioritásban javasolt — számszerű összefüggésekre alapított — jelfeldolgozáshoz képest. Ha a hőmérséklet ugrásszerű változása fellép, jelen van a hőnyom, melyet a jelátalakítóból kibocsátott uniformis impulzus reprezentál. A hőmérsékletváltozás érzékelésének két előnyös változata: — a közeg felülete által kibocsátott infravörös sugárzás intenzitásának érzékelése, — a közeg dielektromos tényezőjére érzékeny jelátalakítóval a tényező ugrásszerű változásának érzékelése. Találmányunkat részletesebben három előnyös alkalmazási körrel kapcsolatban magyarázzuk. 1. Nyílt térben szabadon áramló közeg haladási sebességének mérése. Ilyen célra kialakított találmány szerinti berendezés kiviteli alakjának tömbvázlatát mutatja az I. ábra; haladó szalagnak az 1. ábra szerinti berendezéssel végzett felügyelete esetére a 2. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
