Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- Зовано в системах автоматического непрерывного контроля и измерения расхода веществ, содержащих неоднородности J двyxфaзньrx пеществ), в частности криопродуктов и сыпучих материалов в трубопроводах.
Цель изобретения - повышение точности измерения массового расхода.
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, в котором каждая передающая и соответствующая ей приемная антенны размещёнь с противоположных сторон измерительного участка трубопровод аJ на фиг. 2 - схема датчика устройства, в которой измерительный участок трубопровода выполнен н виде полого волновода, а антенны расположены вдоль волновода..
Устройство содержит первый СВЧ- генератор 1, второй СВЧ-генератор 2 первую передагощуго антенну 3, вторую передающую антенну Д, первую приемную антенну 5, вторую приемную ан- тенну 6, первый смеситель 7 частот второй смеситель 8 частот, блок 9 разности фаз доплеровских сигналов, блок 10 статической обработки допле- ровской частоты, блок 11 статистической обработки фазы доплеровского сигнала, делитель 12, вычислитель 13 плотности вещества, умножитель 14,
Устройство работает следующим образом.
Фиксированные частоты f , и f колебаний СВЧ-генераторов 1 и 2 отличаются на некоторую величину д f . При зондировании потока вещества электромагнитными волнами СВЧ-диапазона на первый смеситель 7 частот поступают сигналы непосредственно с первого генератора 1 с частотой f, и прошедший через контролируемое вещество с частотой, отличающейся от f на велнч1ту доплеровского сдвига частот:
f.
COS0, ,
где V - скорость потока; с - скорость света, i - диэлектрическая проницаемость вещества; 0 - угол зондирования потока. Аналогично, на второй смеситель частот поступают сигналы с второго
генератора 2 с частотой f и прошедший через пешество сиг на. т с частона величину
той, отличающейся от
.i
cos 0 (углы зондирования
s
5
0
5
5
0
5
0
.V
и приема 0 и0, могут быть разными).
Выделяемь;е на выходах смесителей частот 7 и 8 доплеровские сигналы подаются на блок 9 разности фаз доплеровских сигналов, с помощью кото- рого измеряется сдвиг фаз между зтими сигналами. Сдвиг фазйЧд доплеровских сигналов является функцией фиксированного расстояния D от передающих антенн до соответствующих им приемных антенн и переменной величины диэлектрической проницаемости контролируемого вещества и функционально с ней связанной плотности Р вещества. Эта связь определяется соотношением:
(f .f )
i 12
где учтено, .что с/ /.
Таким образом. Измерение разности доплеровских. сигналов позволяет определить величину кон- тролируемогб вещества и,следовательно, функционально с ней связанную плотность Я вещества с блоков 7 и 9 доплеровские сигналы подаются соответственно на блок 10 статистической обработки доплеровской частоты и блок 11 статистической обработки фазы доплеровского -сигнала.
Поскольку величина доплеровского сдвига д частоты, несущая полезную информацию о скорости V потока, зависит также и от величины Е, в данном случае являющейся возму- щающим фактором, то для достижения независимости результата измерения V от влияния изменений t сигналы с выходов блоков 10 и П подаются на делитель 12, где осуществляется операция: деления величины,пропорциональной f., на величину, пропорциональную йЧ д. В результате вычисляется значение скорости измеряемого потока
)4.
Ь дсозе,
Для определения плотности f вещества, функционально связанной с его диэлектрической проницаемостью ,сигналы с выхода блока 11 подаются таюке на вход блока 13, в котором по величине разности фаз информации об аналитической или экспериментальной зависи- ипсти/ () производится определение величины р.
v
Далее сигпплы с выходон блоков 12 и 13, несупп е информацию соответственно о величинах V иf , поступают на вход умножителя 1А, в котором производится вычисление искомого расхода вещества согласно соотношению: .
При реализации устройства каждая передающая (3 и 4) и соответствующая ей приемная (5 и 6) антенны могут быть размещены (фиг. 1) с противоположных сторон измерительного участка 15 трубопровода 16 под углом к нему, отличным от прямого (так как только в этом случае имеет место эффект Доплера), Измерительный участок 15 может быть изготовлен из диэлектрического материала или из металла с образованием в местах расположения антенн герметичных диэлектрических
Возможна также реализация устройства (фиг. 2) на основе измерительного участка 15 трубопровода 16 в ви де полого металлического волновода; при этом каждая передающая (3 и 4) и соответствующая ей приемная (5 и 6) антенны расположены на измерительном участке 15 вдоль его длины. Для устранения взаимовлияния пары (передающая и приемная) антенн могут рас- полагаться, как показано на фиг. 2, в различных областях трубопровода 16 (измерительного участка 15). В данном случае антенны могут представлять собой металлические штырь или петлю, а также щель связи с другим волноводом и позволяют возбуждать в этом волноводе электромагнитные волны и принимать их. Одно из преимуществ предлагаемой конструкции - возможность получения осред- ненной по сечению волновода информации о параметрах потока веществ, так как в данном случае электромагнитная волна принципиально распространяется по всему сечению волновода . (измерительного участка 15),а не в пределах диаграмм направленно- сти антенн, как это имеет место в варианте по фиг. 1.
74П94
Таким образом, изобретение обеспечивает уменьшение погрешности измерения в результате проведения измерений на фиксированных частотах и отсутствия необходимости в проведении нестабильной частотной модуляции зондирующих электромагнитных
волн.
О Формула из обретения
15
20
5
25 jO. Q
0
5
Устройство для измерения массового расхода вещества, содержащее передающую и приемную антенны, расположенные на измерительном участке трубопровода с противоположных сторон относительно продольного сечения, СВЧ-генератор, подключен - ный к передающей антенне и первому входу смесителя частот, второй вход которого соединен с приемной антенной, а также вычислитель плотности вещества и делитель, выходы которых соединены соответственно с первым и BTopbiM входами умножителя, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, в него введены вторая передающая и вторая приемная антенны, расположенные на измерительном участке трубопровода, последовательно вдоль его длины, второй СВЧ-генератор, соединенный с второй передающей антенной и первым входом второго смесителя частот, второй вход ко- . торого соединен с второй приемкой антенной, а также блоки статистической обработки доплеровской частоты и фазы доплеровского сигнала и блок разности фаз доплеровских сигналов, подключенный своими двумя входами к выходам первого и второго смесителей частот, а выходом чере блок статистической обработки фазы доплеровского сигнала - к входу вычислителя плотности и к первому входу делителя, подключенного своим вторьтм входом к выходу блока статистической обработки доплеровской частоты. Причем вход последнего соединен с выходом первого смесителя частот.
Фиг.2
Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения массового расхода вещества. Выделяемые на выходах смесителей 7 и 8 частот допле- ровские сигналы подаются на блок 9 разности фаз доплеровских сигналов с помощью которых измеряется сдвиг фаз между ними. Сдвиг фаз является функцией фиксирования расстояния от передающих антенн 3 -и 4 до соответствующих им приемных антенн 5 и 6 и переменной величины диэлектрической проницаемости контролируемого вещества и функционально с ней связанной плотности вещества. Сигналы с выходов делителя 12 и вычислителя 13 плотности вещества, несущие информацию о величинах скорости потока и плотности вещества, поступают на вход умножителя 14, в котором V производится вычисление искомого расхода вещества. 2 ил. i (Л го СП :а О QD
| Устройство для измерения массового расхода жидких и сыпучих сред | 1980 |
|
SU896418A1 |
