Способ контроля сплошности потока диэлектрической жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к средствам контроля фазового состояния охлаждающих жидкостей (например, воды) s и может быть использовано для оптимизации теплообменных процессов в энергетических установках атомных электростанций.

Известен способ измерения сплошности, заключающийся в том, что контролируемый поток пропускают по оси диафрагмированного волновода, возбуждают в диафрагмированном волноводе электромагнитную волну с частотой, близкой к критической, и измеряют затухание волны, по значению которого

судят о сплошности контролируемого : потока.

Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, присущая измерению затухания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля сплошности, заключающийся в том, что контролируемый поток пропускают в электромагнитном поле поверхностной волны, распространяющейся в спиральной замедляющей системе, измеряют фазовое время задержки поверхностной волны, по вели-, чине которого судят о сплошности потока.

tsob

S

& Ј0 Ы

оэ

Недостатком указанного способа является низкая чувствительность. Это , объясняется тем, что при достаточно равномерном распределении напряженности электрического поля внутри . контролируемого потока,, необходимом для однозначности получаемой информации, что имеет место при относительно низких частотах, большая часть энер- гии волны проходит в области снаружи спирали и скорость волны слабо зависит от сплошности контролируемого потока, т.е. чувствительность оказывается низкой.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в качестве линии передачи используют диафрагмированный волновод, а фазовую скорость электромагнитной волны выбирают равной -J3/2 скорости электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости.

Вновь введенные признаки обуславливают появление нового свойства, заключающегося в том, что энергия электромагнитного поля распределена равномерно по поперечному сечению конт- ролируемого потока при относительно большом значении запасенной энергии на единицу длины системы.

На фиг. 1 изображено положение контролируемого потока диэлектрической жидкости в поле электромагнитной волныЈ на фиг. 2 - схема, иллюстриг рующая предлагаемый способ; на фиг. 3 эпюра распределения квадратов продольной составляющей электрического поля Е,. и радиальной составляющей электрического поля Е.

Предлагаемый способ осуществляют

Полагая r ft Ј0,5 (включая г а, где а - внешний радиус потока) и раскланаходим

следующим образом

Поток контролируемой диэлектричес- ., и «-««-. . „ г„.

кой жидкости 1 проходит через диэлек- Дывая функции Бесселя в ряд около ну- трическую трубу 2 цилиндрической фор- после простейших преобразований мы. Снаружи диэлектрической трубы 2 располагают диафрагмированный волновод 3, в котором с помощью генерато- ра 4 электромагнитных колебаний воз- буждают электромагнитную волну аксиально-симметричного типа. Прошедшая через диафрагмированный волновод 3

W,

Fi ( (E&)21 2 + 4 J

электромагнитная волна падает на фазометр 5, регистрирующий изменение фазы волны, вызванное изменением ее фазовой скорости при изменении сплошности контролируемого потока диэлект55

Из полученного выражения следует, что We const при ft2 2S22 . Последнее условие выполняется при ft2 2/3(k26), т.е. при фазовой скорости

волны, равной скорости плоской электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости. Постоянство энергии электрического поля

рической жидкости 1. При уменьшении сплошности (например, при появлении пузырьков пара) уменьшается средняя диэлектрическая проницаемость Ј и, следовательно, фазовая скорость электромагнитной волны. При этом уменьшение фазовой скорости тем больше, чем больше запасенная в объеме, заполненном потоком диэлектрической жидкости 1, энергия электрического поля по отношению к энергии волны, запасенной во всем волноводном тракте 3. Энергия электрического поля Wg внутри потока диэлектрической жидкости 1 складывается из энергии радиальной составляющей электрического поля Ер и продольной ее составляющей Е2, где Ј0 - диэлектрическая проницаемость вакуума; Ј - относительная диэлектрическая проницаемость контролируемой диэлектрической жидкости 1.

На фиг. 3 представлены зависимости Е2 (кривая б) и Е (кривая 7) от ра- , диуса г внутри потока. При этом кривая 6 пропорциональна IQ(rS2), а кривая 7 - (WS2I2(rC), где 10, 1„ - функции Бесселя первого рода, k

ЕО (Uo волновое число в вакууме, где (М0 магнитная проницаемость вакуумаj $1 - поперечная постоянная, связанная с фазовой постоянной fi и волновым числом k соотношением ($2 k2-6 Ч22 . Кривые 6 и 7 демонстрируют возможность получения независимости, суммарной мощности We от радиуса г. Действительно, суммарное распределение энергии электрического поля по радиусу г в заполненной жидкостью ци- линдрической области пропорционально следующей величине:

We(r) - I2(rQ) + -|j- I(kn).

Полагая r ft Ј0,5 (включая г а, где а - внешний радиус потока) и расклаи «-««-. . „ г„.

находим

Дывая функции Бесселя в ряд около после простейших преобразован

W,

Fi ( (E&)21 2 + 4 J

Дывая функции Бесселя в ряд около ну- после простейших преобразований

5

Из полученного выражения следует, что We const при ft2 2S22 . Последнее условие выполняется при ft2 2/3(k26), т.е. при фазовой скорости

волны, равной скорости плоской электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости. Постоянство энергии электрического поля

по сечению контролируемой диэлектрической жидкости обуславливает независимость изменения фазовой скорости электромагнитной волны от положения пузырьков воздуха в потоке.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность измерения сплошности диэлектрической жидкости.

Формула изобретения

Способ контроля сплошности потока диэлектрической жидкости, заключающийся в том, что контролируемую диэлектрическую жидкость пропускают через диэлектрическую трубку, которую размещают в линии передачи электромагнитной волны, возбуждают в линии

передачи азимутально-симметричное поле и измеряют фазовое время запаздывания электромагнитной волны, по величине которого определяют сплошность потока исследуемой диэлектрической

жидкости, о т л., и ч ающий ся тем, что, с целью повышения чувствительности, в качестве линии передачи используют диафрагмированный волновод, а фазовую скорость электромагнитной волны выбирают равной л/3/2 скорости электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике с помощью электромагнитных волн и может быть использовано для контроля фазового состояния охлаждающих жидкостей. Цель изобретения - повышение чувствительности. Способ контроля сплошности потока диэлектрической жидкости заключается в том, что контролируемую жидкость пропускают через диэлектрическую трубку, размещаемую в линии передачи электромагнитной волны, в которой возбуждают азимутально-симметрич- ное поле, и измеряют фазовое время запаздывания электромагнитной волны, по величине которого судят о сплошности исследуемой диэлектрической жидкости, при этом в качестве линии передачи используют диафрагмированный волновод, а фазовую скорость электромагнитной волны выбирают равной J3/2 скорости электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости. 3 ил. С

1 /Л FV1 г/1Г/1Г/1

ywSAAXXXXX

XXWW

фиг.1

UN/Ill

3

фиг 2

i j

фиг.З

Составитель Ю.Пчельников Редактор М.Петрова Техред М.Дидык Корректор М.Самборская

Заказ 768

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное