Расходомер Советский патент 1991 года по МПК G01F1/06 

О VI

сл

Оч VI а

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано для повышения надежности при определении расхода жидких или сыпучих грузов, перемещающихся в трубопроводах под высоким давлением. Расходомер содержит полупроводниковый генераторный диод 1, подключенный к источнику 4 питания и индикатору 24 и установленный в СВЧ-ре- зонаюре 2, размещенном на магистральном трубопроводе 16, фильтр 3 нижних частот, два щелевых излучателя 14 и 15, два полупроводниковых детекторных диода 19 и 20, два дифференциальных усилителя (ДУ) 11 и 23, четыре резистора 5, 6.7 и 9, транзистор 8, стабилитрон 10, преобразователь частота-напряжение 13 и конденсатор 12. При этом СВЧ-резонатор подключен к двум щелевым излучателям, установленным на магистральном трубопроводе, образующим двухлучевую диаграмму направленности. Причем осевые линии расположены симметрично относительно нормали к осевой лиё

нии трубопровода и совмещены с отверстиями в диаметрально относительно излучате- пей расположенной стенке трубопровода, связанными с полупроводниковыми детекторными диодами, подключенными к первому ДУ, нагруженному на индикатор, а между источником питания и полупроводниковым генераторным диодом включены последовательно соединенные стабилитрон и первый резистор, первый вход которого соединен с коллектором транзистора, эмиттер которого подключен к последовательно соединенным конденсатору, преобразователю частота-напряжение и индикатору, а также к

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано для определения расхода жидких или сыпучих грузов, перемещающихся в трубопроводах под высоким давлением, например углегазовая взвесь, нефть, зерно, цемент и т.д.

Целью изобретений является повышение эксплуатационной надежности.

На чертеже приведена структурная схема расходомера.

Расходомер содержит полупроводниковый генераторный диод 1, включенный в СВЧ-резонатор 2, образованный, например,- короткозамкнутым отрезком прямоугольного волновода и запитываемый через фильтр 3 нижних частот от источника 4 питания. Диод нагружен на делитель напряжения, образованный резисторами 5, 6 и через резистор 7 соединен с эмиттером транзистора 8, коллектор которого подключен к источнику 4 питания и последовательно соединенным резистору 9 и стабилитрону 10, а база - к выходу дифференциального усилителя 11, неинвертмрующий вход которого подключен к резистору 9 и стабилитрону 10, а инвертирующий вход- к резисторам 5 и 6.

Эмиттер транзистора 8 через конденсатора 12 подключен к преобразователю частота - напряжение 13. СВЧ-резонатор 2 нагружен на волноводно щелевые излучатели 14, 15, установленные на магистральном трубопроводе 16. На диаметрально противоположной по отношению к излучателям стороне трубопровода выполнены отверстия 17,18, являющиеся элементами связи с полупроводниковыми детекторными диодами 19, 20, установленными в настраиваемых волноводпервому входу второго резистора, второй вход которого подключен к первому входу полупроводникового генераторного диода и первому входу третьего резистора, второй вход которого подключен к первому входу четвертого резистора и инвертирующему входу второго ДУ, выход которого подключен к базе транзистора, а неинвертирующий вход - к второму входу первого резистора, соединенному с первым входом стабилитрона, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого резистора и вторым входом полупроводникового генераторного диода. 1 ил.

ных секциях 21, 22. Диоды 19, 20 подключены к входам дифференциального усилителя

23,выход которого нагружен на индикатор

Расходомер работает следующим образом.

При поступлении от источника питания на полупроводниковый генераторный диод номинального напряжения последний генерирует СЕ1Ч-сигнал, поступающий из СВЧ-ре- зонатора 2 на волноводно-щелевые излучатели 14, 15, которые формируют двух- лепестковую диаграмму направленности, один луч которой направлен по ходу движения транспортируемой среды по магистральному трубопроводу 16. второй - против хода движения среды. Направление антенных лучей совмещено с размещением детекторных диодов 19, 20, поэтому на дйфференциальный усилитель 23 поступают сигналы, величина которых обратно пропорциональна проницаемости среды для электромагнитных волн, а последняя связана со степенью заполнения трубопровода средой в данном сечении

трубопровода (наличие или отсутствие каверн, уплотнений). Так как сигналы, снимаемые с детекторных диодов, складываются в дифференциальном усилителе, то в индикаторное устройство поступает информация о среднем

5 значении плотности среды в трубопроводе - в индикаторе производится деление на 2. Надежный сьем сигналов с детекторов реализуется, если каждый из детекторных диодов расположен от нормали к осевой линии

трубопровода на расстоянии D Dtg ©1,2 , где D - диаметр трубы (расстояние между противоположными стенками магистрали); 01.2 - углы между указанной нормалью и осевой линией антенных.

Изменение тока в цепи полупроводникового генераторного диода вызывает соответствующие изменения напряжения, выделяющегося на резисторе 7, которые через делитель напряжения - резистор 5 - резистор б оказываются приложенными к инвертирующему входу,ДУ 11. На кеинвертирующий вход ДУ 11 подано опорное нэп ряжение от делителя резистор 9-стабилитрон 10. Возникающая разность между опорным напряжением и напряжением, снимаемым с делителя резистор 5 - резистор 6, усиливается и инвертируется в дифференциальном усилителе и управляет транзистором 8. За счет этого напряжение на генеральном диоде поддерживается постоянным, частота генерации остается неизменной даже при значительных изменениях СВЧ-нагрузки.

Связь щелевых излучателей и детектор- ных секций с трубопроводом осуществляется через отверстия, заполнение кварцевым стеклом, которое радиопрозрачно в широком интервале частот, технология его сварки с различными металлами и сплавами хорошо освоена и прочность швов достаточно высока - швы выдерживают избыточное давление до 8 МПа, т.е. до типичных значений давлений в проектируемых в настоящее время трубопроводовдлятранс- портировки углегазовых смесей.

Сигналы с полупроводниковых детекторных диодов дают информацию о плотности среды в двух протяженных участках трубопровода (т.е. лучи охватывают значи- тельные объемы среды), так что определяются усредненные по обьему плотности среды. В пространство, охваченное диаграммой направленности, попадают и уплотнения среды, чередующиеся с разряжениями, и так как сигналы с детекторных головок независимы и складываются в дифференциальном усилителе 23 (а затем обрабатываются в блоке 24), то структура потока не влияет или влияет незначительно на определение значения плотности: если уплотнение - разряжение

попадает в диаграмму направленности одного излучателя, то имеет место пространственное усреднение, а если неоднородность протяженная и в данный момент в диаграмму первого излучателя попадает уплотнение, а в диаграмму второго излучателя - разрежение (или наоборот), то усреднение происходит по показаниям двух детекторов.

Формула изобретения

Расходомер, содержащий полупроводниковый генераторный диод, подключенный к источнику питания и индикатору и установленный в СВЧ-резонаторе, размещенном на магистральном трубопроводе, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, а него введены два щелевых излучателя, два полупроводниковых детекторных диода, два дифференциальных усилителя, четыре резистора, транзистор, стабилитрон, преобразователь частота-напряжение и конденсатор, при этом СВЧ -резонатор подключен к двум щелевым излучателям, установленным на магистральном трубопроводе, а в отверстиях, расположенных в противоположной стенке трубопровода, установлены полупроводниковые диоды, включенные противополярно и подключенные к первому дифференциальному усилителю, выход которого подключен к первому входу индикатора, а выход источника питания подключен к первому выводу первого резистора и коллектору транзистора, эмиттер которого через второй резистор подключен к первому . выводу генераторного диода и через конденсатор и преобразователь частота-напряжение к второму входу индикатора, база транзистора подключена к выходу второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к второму выводу первого резистора, соединенного с первым выводом стабилитрона, второй вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора и вторым выводом полупроводникового генераторного диода, а инвертирующий вход - к первому выводу четвертого резистора и через третий резистор к первому выводу генераторного диода.