Устройство для градуировки измерителей порозности кипящего слоя Советский патент 1991 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для измерений электрофизических характеристик кипящего слоя, а также для градуировки измерителей порозности кипящего слоя в энергетической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности градуировки и расширение границ градуировки измерителей в СВЧ-диапазоне.

На фиг. 1 изображено устройство для градуировки измерителей порозности кипящего слоя; на фиг. 2 - узел установки фланца.

Устройство содержит сосуд 1, который разделен газораспределительной плитой 2 на две секции 3 и 4, причем нижняя секция 3 сообщена с регулируемым источником избыточного давления газа (не обозначен),

а верхняя 4 через отверстие 5 в крышке - - с атмосферой и заполнена порошкообразной средой 6, фланец 7, выполненный с отверстием 8 по центру для циркулятора 9 измерителя в СВЧ-диапазоне. В дне нижней секции 3 выполнено центральное отверстие для фланца 7. Измеритель в СВЧ-диапазоне состоит из полупроводникового генератора 10 СВЧ-излучения, детектора 11, циркулятора 9 и усилителя с регистрирующим прибором 12.

Устройство работает следующим образом.

В полость верхней секции 4 засыпается порошкообразная среда до высоты, выбираемой согласно условию

Ui/U2 l при Н,Н,,

где HI и Нг - высота засыпки порошкообразной среды;

о

4

со со со 3

Ui и U2 - выходной сигнал СВЧ-измери- теля соответственно для высоты Hi И Н2.

Согласно этому условию вся энергия СВЧ-излучения поглощается и отражается в слое порошкообразного материала, поэтому отраженный сигнал от крышки с отверстием 5 равен нулю. Это необходимо для исключения влияния отраженного СВЧ-сиг- нала от крышки с отверстием 5 на характеристики рассеяния и отражения в кипящем слое порошкообразной среды. От источника избыточного давления через патрубок, сечение которого перекрывает пластина с отверстиями, с диаметрами, по крайней мере, в 4-5 раз меньшими длины волны СВЧ-излучения, подается газ (воздух) для обеспечения кипящего слоя в верхней секции 4. Газораспределительная плита выполнена из диэлектрика (фетра) толщиной, равной 1/4 длины волны СВЧ-излучения, которое создается полупроводником СВЧ-генерато- ром 10 через циркулятор 9. СВЧ-волна имеет на нижней поверхности газораспределительной плиты узел, поэтому отраженный сигнал от последней минимален, а на верхней поверхности газораспределительной плиты - пучность, что определяет максимальное СВЧ-излучение в контролируемую среду. Для обеспечения этого фланец 7 установлен с возможностью осевого перемещения относительно газораспределительной плиты, которое возможно осуществлять, например, с помощью прокладок между фланцем 7 и нижней секцией 3 или фланцем 7 и циркулятором 9. Регулирование положения циркулятора осуществляют при пустой верхней секции 4 по минимуму отраженного сигнала (от газораспределительной плиты-), регистрируемого на приборе 12.

В результате подачи воздуха через газораспределительную плиту обеспечивается кипящий слой порошкообразной среды 6 в верхней секции 4, высота которого фиксируется через прозрачные стенки последней. В зависимости от расхода газа изменяются высота кипящего слоя Н и, следовательно, его порозность. Необходимые значения порозности рассчитываются согласно соотношению

.PT;

где М- масса порошкообразной среды;

S - сечение верхней секции 4;

р- плотность материала частиц порошкообразной среды.

Для каждого значения порозности (определяемого визуально по высоте Н) регистрируется выходной сигнал СВЧ-измерителя на приборе 12. С учетом полученных данных ВОЗМОЖНО ПОСТрОИТЬ ЗаВИСИМОСТЬ UebH

f(Ј), что является градуировочной характеристикой для измерителя порозности.

0

Необходимость установки пластины с отверстиями в 4-5 раз меньшими длины волны СВЧ-излучения в патрубок источника избыточного давления определяется мини- 5 мальным рассеянием электромагнитной энергии в полость патрубка, так как согласно экспериментальным данным этот предел оптимален.

В случае выбора высота засыпки порошкообразной среды меньшей Hi часть электромагнитного излучения, проникая через порошкообразную среду, отражается от крышки с отверстием 5 и далее снова поступает через порошкообразную среду на детектор 11. Градуировочная зависимость в этом слу5 чае имеет искаженный характер, зависящий от степени проникновения через кипящий слой излучения (чем выше порозность, тем выше это влияние). Использование этой зависимости недопустимо, так как в реальных условиях измерения пороз0 ности в кипящем слое по вектору СВЧ-излучения не установлены какого-либо рода отражающие элементы (статические), т.е. кипящий слой в зоне измерения имеет однородную структуру.

5 Условие при соответствует следующим операциям: засыпка высоты Hi, измерение Ui на приборе 12; засыпка высоты Н2, измерение Ug.

Если при повышении уровня засыпки сигнал не увеличивается, то вся энергия

0 СВЧ-излучения отражается или поглощается в порошкообразной среде. В этом случае отраженный сигнал от последней не изменяется.

Установка циркулятора, фланца и нижней секции соосно необходима для мини5 мизации искажений в структуре излучаемого электромагнитного поля.

Формула изобретения

Устройство для градуировки измерите- лей порозности кипящего слоя, содержащее сосуд, который разделен газораспределительной плитой на две секции, причем нижняя секция сообщена с регулируемым источником избыточного давления газа, а

5 верхняя через отверстие в крышке сообщена с атмосферой и заполнена порошкообразной средой, стенки верхней секции выполнены прозрачными, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки и расширения границ градуировки

0 за счет градуировки измерителей в СВЧ-диа- пазоне, сосуд снабжен фланцем, выполненным в виде рупора с отверстием по центру, в котором размещен циркулятор измерителя в СВЧ-диапазоне, дно нижней секции снабжено фланцем, который герметично уста5 новлен с возможностью осевого перемещения относительно газораспределительной плиты, выполненной из диэлектрика толщиной d, выбираемой из условия 8 мм мм, причем минимальную высоту засыпки порошкообразной среды выбирают согласно условию Ui/U2 l при , где U и U2 -г выходные сигналы СВЧ-измерителя соответственно для высот Hi и На;

и Fb - высоты засыпки порошкообразной среды при равных выходных сигналах.

Изобретение относится к технической физике и позволяет повысить точность градуировки и расширить границы применимости. В устройстве через фланец и цир- кулятор обеспечивается СВЧ-излучение в полости нижней и верхней секций. Для уменьшения отражения СВЧ-сигнала от газораспределительной плиты фланец установлен с возможностью осевого перемещения. СВЧ-излучение поступает в кипящий слой порошкообразной среды, минимальная высота которой выбирается согласно условию: при Ui/U2 l, где Hi и Н2 - высоты засыпки порошкообразной среды; Ui и U - выходной сигнал СВЧ-измерителя порознос- ти соответственно для высоты Hi и Н2 Величину порозности определяют через прозрачные стенки верхней секции по высоте кипящего слоя. 2 ил. ю (/ С

ю

Фиг.1

8

Фиг, Z