Высокочастотный датчик сплошности потоков двухфазных сред Советский патент 1991 года по МПК G01N22/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению параметров потока двухфазных криогенных сред, транспортируемых по трубопроводам и магистралям.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

На чертеже изображен высокочастотный датчик сплошности потоков двухфазных сред, разрез.

Датчик сплошности потоков двухфазных сред содержит металлический цилиндрический корпус 1, металлический стержень 2, центрирующие вставки 3, переходники 4, диэлектрические втулки 5. петли 6 связи и

высокочастотные герметичные разъемы 7. Вспомогательные участки длиной h каждый образованы диэлектрическими втулками 5 и металлическим цилиндрическим корпусом 1, а рабочий участок длиной 0 - металлическим стержнем 2 и металлическим цилиндрическим корпусом 1.

Высокочастотный датчик сплошности потоков двухфазных сред работает следующим образом.

На датчик как на резонатор с помощью одной из петель б связи подается элекро- магнитное излучение от генератора качающейся частоты. Выходной сигнал снимается с помощью второй петли б связи и подается

о

00

ю

00

ю о

на вход блока индикации прибора для исследования АЧХ, на экране которого отображается резонансная кривая. Резонансная частота является функцией сплошности двухфазного потока, протекающего внутри датчика по кольцевому каналу. Стабилизация потока осуществляется на входном вспомогательном участке, причем его длина должна удовлетворять условию

И 100(R0-Ri),

где RO и RI - радиусы внутренней части корпуса 1 и стержня 2 на рабочем участке соответственно.

Однако выполнение вспомогательных участков цилиндрической формы с достаточной для гидродинамической стабилизации потока длиной одновременно может ухудшить сигнальные и шумовые параметры датчика из-за того, что импеданс вспомо- гательных участков, помимо основной индуктивной части, имеет и малую емкостную часть, играющую роль паразитной емкости. Для уменьшения величины этой емкости необходимо увеличивать отношение радиусов коаксиала на вспомогатель- ном участке, что обеспечивается увеличением радиуса RI или уменьшением радиуса R2 стержня 2 на вспомогательном

участке и использованием дополнительной диэлектрической втулки 5 для сохранения идентичности вспомогательных и рабочего участков.

Малость влияния подводящего вспомогательного участка на сигнальные и шумовые параметры датчика определяется выполнением условия

Ol/lo) ( El/Ex)2 Ri/R2 1, Ко

которое при соотношении Ri/Ra, удовлетворяющем неравенству In Ri/R2 , принимает вид

где Ј1-диэлектрическая проницаемость материала диэлектрических втулок;

Бх диэлектрическая проницаемость жидкой фазы контролируемого двухфазного потока.

Высокочастотный датчик, изготовленный для исследования параметров двухфазных потоков гелия, имеет следующие параметры: рабочая частота 218 МГц, добротность 500, сигнальный диапазон, определяемый разностью резонансных частот датчика при заполнении его паром и жидкостью, 3,5 МГц.