(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
1
i Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при контроле качества веществ, например при определении содержания влаги.
Известные устройства для измерения влажности, содержащие размещенный на трубопроводе рабочий датчик, включенный в мостовую измерительную схему, компенсашюнный датчик, генераторы СЕЧ и КВЧ, блок питания с генератором НЧ, волНоводный тракт, дифференщ1ально-трансформаторную катушку, соединенную с подвижной пластиной, перемещаемой реверсивным двигателем системы поиска и эйстре- мального регулирования, и регистрирующий прибор, не позволяют корректировать показания устройства на трех частотах.
Цель изобретения - коррекция измерения искомого параметра по физико-химическому составу и температуре на трех частотах.
Для достижения поставленной цели в предлагаемом устройстве натрубопроводе совместно с перестраиваемым ответвителем размешен компенсационный емкостный датчик, включенный через дополнительный ответвитель КВЧ в мостовую измерительную схему, подключенную к аналитическому устройству, выход которого соедннен с дифференциально-трансформаторной катущкой.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
10
Устройство состоит из мостовой схемы i 1, блока 2 питания с генератором ниакой частоты, генератора 3 СВЧ и КВЧ, развябывающего аттенюатора 4, отвотвителя 5, предназначенного для ввода СВЧ энерши, перестраиваемого направленного ответвителя 6, емкостного датчика 7 системы 8 поиска и экстремального регулирования, дифференциально-трансформаторной катушки 9, аналитического устройства 1О с репгстрирующим прибороК1 11.
Система 8 содержит детектор 12, ycttлители 13, вьшрямттель 14, ()ерентп1п.гп,ное устройство 15, реверсивный двигатрлг 16 с пластиной 17 и кулачком 18. Устройство работает следующим образом. Сигнал от г-енератора 3 через развязывающий аттенюатор 4 и ответвитель 5 под ется в трубопровод с исследуемым вещест вом. Затем сигнал поступает в ответвител 6.При изменении влагосодержания изменяется постоянная распространения электромагнитной волны в трубопроводе. Это вызывает изменение сигнала на выходе от- ветвителя 6, электродинамические парамет ры которого изменяются при перемещении подвижной пластины. При равенстве фазовы постоянных в трубопроводе и ответвляющем канале сигнал на выходе детектора 12 максимален Следовательно, применяя систему 8 поиска и экстремального регу лирования и фиксируя положение подвижной пластины с помощью дифференциально-тран форматорной катушки 9, можно определят содержание влаги. Таким образом, при изменении влагосо- держаний изменяется сигнал на выходе детектора. Этот сигнал усиливается усилителем 13, выпрямляется выпрямителем 14 и поступает на дифференщ1рующее устройство 15, которое определяет знак производной сигнала. Направление вращения двигателя 16 зависит от знака производной. Как только положение пластины 17, приводимой в движение кулачком 18, находящимся на оси реверсивного двигателя 16, окажется таким, что сигнал на выходе детектора 12 максимален, то производная равна нулю и система находится в равновесии. Новое положение пластины фиксируется дифференци а льно-трансформ аторной катушкой 9. С нее сигнал,лропор1щональный влагосодержанию, поступает на аналитическое устройство ,1О. Кроме того, с блока 2 питания берется сигнал низкой частоты и подается через мостовую схему 1 на емкостнрй; датчик 7.Последний представляет собой отрезок трубы из диэлектрика, в котором размещены кольцевые электроды. Изменение влагосодержания изменяет емкость датчика. Это меняет режим работы мостовой схемы сигнал с которой также подается на устройство 10. Оно определяет отменение диэлектрических параметров и по этому отношению судят о влажности. Рабочие частоты СВ Ч-генератора и генератора низкой частоты подбирают из условия их максимальной чувствительности к параметрам обезвоженного и обводнён}юго вещества. Известно, что у обезвоженных нефти и нефтепродуктов наибольший разброс диэлектч. рических параметров на низких частотах, а при повьшении частоты этот разброс уменьщается в ;особенности у действительной части диэлектрической проницаемости . Что касается изменения э обезвоженной нефти, то в диапазоне сантиметровых волн для воды 50-6О, а для нефти 6iH 2-3. Учитывая, что параметры применяемых датчиков (перестраиваемого направленного ответвителя 6 и емкостного датчика 7) в основном определяются изменением , то это и определило рабочие частоты, диапазон сантиметровых волн и 1 кг.гц (частота модуляции генераторов СВЧ). Однако в области сантиметровых волн наблюдается сильная зависимость „ от .1В температуры. При, этом F, „ может изменяться от 8о до, 6, в то время как при изменении содержания влаги от О до 5% изменение . происходит от 2 до 5. Для коррекции результатов измерения по температуре предлагается использовать термосопротивление (на чертеже не показано), сигнал с которого поступает на устройство 10. При изменении температуры оно автоматически корректирует отношение диэлектрических параметров и показания регистрирующего прибора зависят только от изменения влажности. Однако применение термосопротивления не всегда оправдано, потому что изменения диэлекрических параметров обводненной нефти от температуры и электрического сопротивления не всегда совпадают, поэтому предлагаемое устройство может работать на трех частотах. Энергия КВЧ-диапазона улавливается ответвителем 19, проходит через аттенюатор 20, и сигнал на выходе детектора 21 зависит от поглощения энергии на расстоянии между ответвителями 5 и 19. В коротковолновой части миллиметрового диапазона и в диапазоне субмиллиметровых волн коэффициент затухания (.поглощения) в воде составляет ЗО-7О об/мм, на длинах волн от О,3 до 2,0 мм, а в нефти и нефтепродуктах его значение находится в пределах от О,ОО5 до 0,О1 об/мм. Поэтому в качестве второй частоты могут быть рекомендованы коротковолновая часть миллиметрового диапазона и диапазон субмиллиметровых волн, где сигнал, поступающий с усиш1теля 22 на устройство 10, будет в основном определяться изменением количества влаги.
Таким образом, на устройство 10 поступают сигналы: СВЧ-диапазона Я 1-гб см, наиболее чувствительного к колебаниям температуры; КВЧ-диапазона Д 0,3-j-2 мм, имеющий наилучшую чувствительность к содержанию влаги; незначительного диапазона Л кггц, в котором параметры эмульсии почти в . одинаковой степени зависят от изменения влагосодержания и физико-химического состава обезвоженного вещества.
Следовательно, на аналитическом устройстве имеют три сигнала, и система из трех уравнений с тремя неизвестными при соответствующей логической схеме разрешима, поэтому на самопишущий прибор поступает сигнал, пропорциональный изменению содержания влаги в контролируемом веществе.
П р е д м е тизобретения Устройство для измерения влажности, содержащее размещенный на трубопроводе рабочий датчик, включенный в мостовую
измфительную схему, компенсационный датчик, генераторы СВЧ и КВЧ, блок питания с генератором НЧ, волноводный тракт, дифференциально-трансформаторную . .катушку, соединенную с подвижной пластиной, перемещаемой реверсивным двигате-. лем системы поиска и экстремального-, регулирования, и регистрирующий прибор, от ли чающееся тем,: что, с целью коррекции измерения искомого па- ;
раметра по физико-химическоцу составу и. температуре на трех частотах, на трубо г проводе совместно с перестраиваемым от- ветвителем размещен компенсационный емкостный датчик, включенный через дополнительный ответвитель КВЧ в мостовую измерительную схему, подключенную к аналитическому устройству, выход которо го соединен с дифференциально-трансформаторной катушкой.
