Способ определения влажности диэлектрического вещества Советский патент 1989 года по МПК G01N22/04 

CD

«

сл

оо

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - обеспечение возможности измерения частотно недисперсных диэлектрических веществ (ДВ), движущихся в потоке. Данный способ определения влажности ДВ реализуется устройством, содержащим трубопровод 1 с исследуемым ДВ, резонаторы 2 и 3, автогенераторы 4 и 5, блок вычислений 6 и индикатор 7. Сущность данного способа состоит в том, что исследуемое ДВ (например, нефть или нефтепродукты) перемещается по трубопроводу 1, определяя собственные частоты F₁ и F₂ резонаторов 2 и 3, расположенных на измерительном участке трубопровода 1. Резонаторы 2 и 3 включены как частотозадающие эл-ты в схеме соответствующих автогенераторов 4 и 5. Частоты F₁ и F₂, являющиеся функциями от диэлектрических проницаемостей воды и обезвоженного ДВ, а также от влажности ДВ, поступают на блок вычислений 6 для определения влажности. 3 ил.

Фиг.1

3149

Изобретение относится к измери- тбльной технике и может быть использовано .для оперативного автоматического измерения влажности диэлектри- ческих веществ независимо от величин их диэлектрических проницаемостей и их изменений в процессе измерения, в :Частности для измерения влажности не|фти и нефтепродуктов, перемещаемых пс| трубопроводам независимо от их сЬртности.

Целью изобретения является обеспечение возможности измерения частотно нёдисперсных диэлектрических веществ движущихся в потоке.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема влагомера для осуществления способа определения влажности диэлектрического вещества; на фиг. 2 - график аависимости ди- эЛектрической проницаемости воды от изменения частоты электромагнитного сигнала; на фиг. 3 - график выбора рабочих частот электромагнитного сигнала.

Влагомер содержит трубопровод 1 с исследуемым диэлектрическим веществом, резонаторы 2 и 3, автогенераторы 4 и 5, блок 6 вычислений и индикатор 7.

Влагомер работает следующим образом.

Исследуемое диэлектрическое вещество перемещается по трубопроводу 1, определяя собственные (резонансные) частоты f и f- резонаторов 2 и 3, расположенных на измерительном участке трубопровода 1. Резонаторы 2 и 3 как ВЧ так и СВЧ-диапазона частот могут быть выполнены проточными Н(а содержащими каких-либо элементов. внутри трубопровода и не препятствующими движению потока. Например, это могут быть резонаторы объемного типа с запредельными торцовыми участками, открытыми для потока или объемные резонаторы с пропущенной через отверстия в стенках их полостей насквозь диэлектрической трубкой и другие. Резонаторы 2 и 3 включены как частотозадающие элементы в схеме соответствующих автогенераторов 4 и 5„ Частоты f , и f этих автогенераторов, являющиеся функциями f , (5,{, W) и .PB W) поступают на блок 6 вычислений для определения влажности. В функциональных зависимостях приняты следующие обозначения: c

диэлектрическая проницаемость обезвоженного исследуемого диэлектрического веп;ества; Eg - диэлектрическая проницаемость воды соответственно на частотах f или f электромагнитного сигнала; W - влажность исследуемого диэлектрического вещества.

Для измерения влажности необходимо знание аналитической зависимости 6(, W), в отсутствие такой расчетной зависимости для каких-либо измеряемых диэлектрических веществ она устанавливается экспериментально с последующей ее аппроксимацией подходящим аналитическим выражением.

Для диэлектрических веществ типа неполярных жидкостей в том числе для нефтяной эмульсии и нефтепродуктов зависимость(бц, 50, W) можно записать следующим образом:.

3W

и(

(1)

„ в+2еи

где D с -сГ CB-CK

С учетом (1) система двух уравнений для определения W, записанная для измерений диэлектрической проницаемости Е и соответственно на частотах f и f- имеет вид

5

3W

f, -би ±1

5

0

3W

(2)

где

,иО- ).

|,,.2.f,

-.. - fu .- fx

f.

5

0

- -H - Cuf.,

Уравнения в системе (2) и решение этой системы можно существенно упростить, если положить Df,-Ws;Df ,; Df -W«:Df и не зависят от f j,, что допустимо при малых влагосодержаниях (до 5%) и реальных пределах изменения 6ц .

Тогда, при ц бц Рб1иая систему уравнений (2) относительно W находим

i, - fi-г

3 I

1

(3)

с с

С. п- -Ci

Df

, %. Измерение величин 6. и fj можно производить методами, известными в ВЧ и СВЧ-диэлькометрии. Например, . это можно осуществить, производя резонансные измерения с определением резонансных частот f -7 соответствующих колебательных систем ВЧ- и

5149

СВЧ-диапазонов или двух колебательных систем СВЧ-диапазона.

Формула изобретения

Способ определения влажности диэлектрического вещества, включающий воздействие на исследуемое диэлектрическое вещество электромагнитным сигналом и определение по результатам воздействия его диэлектрической проницаемости 5, о тлич.ающий- с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения частотно не- дисперсных диэлектрических веществ, движущихся в потоке, повторно воздействуют на исследуемое диэлектрическое вещ ество дополнительным электромагнитным сигналом и определяют по результатам воздействия его диэлект тричес-кую проницаемость Е , причем частоты этих электромагнитных сигна s

80 W 60

50 40 30 20 10

10 Ю Ю 10

16

лов соответствуют различным значениям диэлектрической проницаемости воды и частоту по меньшей мере одного из этих электромагнитных сигналов выбирают в СВЧ-диапазоне, а влажиост W исследуемого диэлектрического вещества определяют по формуле

f,

LIT I I рГ

D. -ч, )- f,

3

i, 2

„, в{,. .

где D,

p CRi, tuo Св,Сд - значение диэлектрической проницаемости воды соответственно на частотах f,

О ф.1 ; г CBij-CHo

и f. электромагнитного сигнала;

номинальное значение диэлектрической проницаемости обезвоженного исследуемого диэлектрического вещества.

9 юю Qil /.

Фиг, 2

а

Физ.д