Устройство для измерения сплошности потока в трубопроводе Советский патент 1983 года по МПК G01N22/04 

Изобретение относится к технике измерений и может использоваться в системах управления технологическими процессами, системах контроля пит ния двигателей. Известно устройство дпя измерения сплошности потока сред в трубопроводе. Содержащее чувствительные элементы, выполненные в виде совокупности изолированных друг от друга электродов, потенциалы на которых. задаются внешними генераторамиС 3. Недостатком устройства является сложность вторичной аппаратуры и низкая помехоустойчивость. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения сплошности потока в трубопроводе, содержащее чувствительный элемент в виде замкну того зигзагообразного проводника,нанесенного на внешнюю поверхность диэлектрической трубки, внутренний диаметр которой равен диаметру трубопровод;а, при этом чувствительный эле мент через первый и второй элементы связи подключен соответственно к первому сверхвысокочастотному генератору и первому регистратору резонансной частоты, а также индикатор С2 . Однако известное устройство не обеспечивает высокую тояность измере ний при измерении сплошности потоков с различной диэлектрической проницагемостью. Цель изобретения - повышение точности измерений сплошности потоков с различной диэлектрической проницае мостью, . Для достижения поставленной цели в известное устройство для измерения сплошности потока в трубопроводе,содержащее чувс твительный элемент в виде замкнутого зигзагообразного про водника, нанесенного на внешнюю поверхность диэлектрической трубки, внутренний-диаметр которой равен диаметру трубопровода, при этом чувствительный элемент через первый и второй элементы связи подключен соот ветственно к первому сверхвысоко астотному генератору и первому регистратору резонансной частоты, а также индикатор, введены второй сверхвысок частотный генератор, второй регистра тор резонансной частоты, третий и четвертый элементы связи, сумматор и проводящий цилиндрический экран, установленный поверх диэлектрической трубки, при этом третий и четвертый элементы связи подключены соответственно к второму сверхвысокочастотн му генератору и второму регистратору резонансной частоты, выходы сверх .высокочастотных генераторов через Сумматор частот соединены с индикато ром, а элементы связи выполнены в виде изолированных металлических штырей, параллельных оси диэлектрической трубки и размещенных попарно диаметрально противоположно между диэлектрической трубкой и .проводящим цилиндрическим экраном. На фиг, 1 приведена конструкция устройства для измерения сплошности . потока в трубопроводе; на фиг. 2 - конструкция чувствительного элемента; на фиг, 3 - вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 4 - конструкция диэлектрической трубки с замкнутым зигзагообразным проводником. , Устройство для измерения сплошности потока в трубопроводе содержит трубопровод 1, диэлектрическую трубку. 2, замкнутый зигзагообразный проводник 3, прс водящий цилиндрический экран 4, элементы 5,6,7 и 8 связи, размещенные в диэлектрике 9, высокочастотные кабели 10,11,12 и 13, регистраторы 14 и 15 резонансных частот, сверхвысокочастотные генераторы 16 и17,сумматор 18 частот,индикатор 19, Устройство работает следующим образом. Сверхвысокочастотные генераторы 16 и 17, через элементы 5 и 6 связи возбуждают два типа кoлeJбaний в длинной линии, образованной замкнутым зигзагообразным проводником 3 и проводящим цилиндрическим экраном 4. При резонансе распределение потенциала в замкнутом зигзагообразном проводнике 3 для каждого типа колебаний имеет конусоидальную зависимость с максимумом потенциала в унастке замкнутого загзагообразного проводника 3,. прилегающем к элементы 5(6) связи и, следовательно, в каждом поперечном сечении измерительного участка распределение потенциала будет дискретно-конусоидгшьным. В контролируемом участке для любого поперечного сечения I cos f откуда следует г cos Чгде и - потенциал; Tf-V- полярные координаты; и для напряженности поля lEl l-grad ui const (2) Это приводит к тому, что в любом поперечном сечении измерительного участка напряженности полей постоянны и образуют угрлЗГ/2, и, кроме того, так как замкнутый зигзагообразный проводник 3 уложен по спирали векторы напряженности Ё изменяют свою ориентацию относительно оси диэлёктр 1|Ческой трубки 2. Резонансная частота системы связана с объемом среды,заполняюшей контролируемый участок, а, спедовательно, со сплошностью среды S следующей зависимостью 5(g-ejEE dv ЬгЬ S E EEtdV Ч, где Шд- резонансная (собственная) частота системы при заполн нии ее средой с диэлектрич кой проницаемостьюЕО и - резонансная частота при за нении системы средой с диэлектрической проницаемост 1 ,Ё - напряже.нности полей при заполнении средами с проницаемостямиЦЕц- соответственно; VQ- полный объем системы . При распределении вещества в контролируемом участке таким образом,что граница раздела перпендикулярна и параллельна вектору Б ,подстановка и Е„ в явном виде дазначений Е соответственно ет. i.. 2 . . ;-ptMb.-r UJ - (r--.yi о / эф гдеи и«д) - резонансные частоты системы при расположении границы раздела сре:цы параллельно и перпендикулярно электрическому полю; Ё-эФ- эффективное значение от2025 30 35 носительной диэлектрической niSoHHuatiMOCTH. Для всех остальных типов конфигураций потоков значения резонансных частот лежат в пределах между U) и и,. Отличие резонансных частот, описываемых соотношениями .(4),(5), характеризует максимальную ошибку изме-. рения (Л, связанную с различиями в структурах потоков. Из выражений для Ш следует, следовательно, при больших значениях диэлектрической Проницаемости контролируемой среды максимальная ошибка измерения достигает значительной величины. В данном устройстве эта ошибка ис:ключается путем создания двух взаимно перпендикулярных однородных полей с изменением пространственной ориентации каждого из полей относительно оси контролируемого участка. При суммировании значений резонансных частот для двух типов колебаний сшибка измерения, обусловленная различием в структурах потоков, сводится к минимуму. Использование предлагаемого устройства позволяет существенно повысить точность измерений, потоков с различными диэлектрическими проницаемостя«и.

euffA

i/f.5

ue./