Устройство для измерения сплошности потока жидкости Советский патент 1976 года по МПК G01N21/12 

образом, по изменению резонансной частот контура можно судить о средней диэлектрической проницаемости, т.е. о сплошности измеряемой среды. При такой конструкции чувствительного элемента получение равномерной плотности энергии электрического поля в мерном объ ме трубопровода является трудной задачей, которая решается полуэмпирически, специально подобранньш распределением отрезко длинной линии в мерном объеме трубопровода . Нарушение этого распределения за сче провисания отрезков в объеме или технологических неточностей может привести к искажению однородности поля и к увеличению методической погрешности. Трудно обе печить воспроизводимость такого подобранного распределения от одного чувствительного элемента к другому. Для более точно го закрепления отрезков линии в объеме пр ходится устанавливать специальные пилоны которые создают дополнительное сопротив- .joHJie для протекающей жидкости. того. в таком чувствительном у ;гге возбуждается стоячая электро- ;.гн::Т: - волна, следствием чего является неоднори,цносУ1Ь электромагнитного поля вдоль линии, г.стпжение относительной однородности электромагнитного по.чя требует размещения в wepHoiv/ ибьеме большого чис ла отрезков линии, что /.: всегда возможно 13 конструктивных условий. Размещение ДЛИН - . внутри трубопроводз приво. к возмущению первоначального потока жидкости. С целью повышения точности контроля объема газовой фары в потоке и уменьшен BO3Myjju.Truyi потока жидкости в предлагае.;Г1м ycxpoiicTBe чувствительный элемент а лполБек в виде спиральной линии ,.дер/кки в экране с попоречными :,;-Ор(И ,л; и поvieuioH f-i iiSi.i. :: ;;:.:гг;-гоч о.яои широкололосiioi-o ус.):;;те.1и, ь:р;Г;-:,; для со./,ц;1{ИГ p3;jномернсго йчгкг;.;; :vCAL ro ПОЛЯ внутри спир лн сг:,. ,,:v;;:;; ,: аадррй-;К1т выполнена с VCJiOI3i:s С г -f Ъ) - S 0,5 : боП:це;- ;п,)й параметр спирали; Л- длина волнь; генераруемых колебаний; И - шаг спирали. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2спиральная линия задержки в экране с поперечными ребрами, сбщий вид; на фиг. 3график зависимости частоты енерации от сплошности измеряемых сред. Устройство для измерения сплошности потока жидкости (см. фиг.1) представляет собой генератор электромагнитных колебаний и содержит широкополосный усилитель 1 и чувствительный элемент 2, включенный в цепь обратной связи усилителя. В качестве широкополосного усилителя используется R С-усилитель с глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току. Чувствительный элемент 2 (см. фиг. 2) выполнен в виде спиральной линии задержки в экране с поперечными ребрами и состоит из внутреннего проводника свернутого в спираль 3, экрана с поперечными ребрами 4 итрубы 5 для протекающей жидкости. Труба изготавливается из такого диэлектрического материала, как, например, фторопласт. Спираль может помещаться как снаружи трубы, так и внутри. Диэлектрик может заполнять весь объем между ребрами, спиралью и экраном. Выбор такой конструкции чувствительного элемента обусловлен тем, что при выполнении условия ,f внутри спирали создается достаточно равномерное электрическое поле. Применение экрана с поперечными ребрами позволяет повысить плотность энергии электромагнитного поля внутри спирали, т.е. обеспечивает необходимую чувствительность всего устройства. Кроме того, изличи-:- экрана и расположенных близко к С тирали ребер позволяет согласовать чувствительный элемент с соединительными кабелями, которые, в свою очередь, согласованы со входом и выходом широкополосного усилителя. При этом во всей цепи обратной связи создается режим бегущей электромагнитной волны. Для того, чтобы широкополосный усилитель с помощью цепи обратной связи превратить в генератор, на входе усилителя надо обеспечить условия баланса фаз и баланса амплитуд .c.i « cPo-c.l угол сдвига по фазе между сигналами на входе и выходе усилителя; SQJ. -угол сдвига по фазе между сигналами на входе и выходе цепи обратной связи; п - натуральное число; К (, - коэффициент . ения усилителя; Р JJ -коэффициент передачи цепи обратной связи. Условие балансе амплитуд выполняется путем подбора KO3rf:4 ;j;:: -нта усиления усиителя. Ус.юЕне г5е -1;- г:;;;. фаз определяет астоту генераики. котирую можно менять утем набега фазы ; : нале в цепи ой связи. Для работы выбираем первую зону генерации, т. е. сумма набегов фаз в усилителе и цепи обратной связи равна 2 К. При заполнении диэлектрической жидкостью внутренней полости спирали изменяется электрическая длина спиральной линии задержки и, следовательно, частота генерации Заполняя чувствительный элемент жидкостью полностью, определяем полный уход частоты т. е. производим тарировку устройства. Пропуская затем двухфазный поток жидкости через чувствительный элемент, по изменению частоты генерации судим о сплошности потока жидкости. Поскольку электрическое попе внутри спирали достаточно равномерно, изменение частоты генерации инвариантно для двухфазных потоков жидкости равной сплошности, но с различным распределением газовой и жидкой фазы в объеме мерного участка трубопровода. Частота генерации устройства монотонно и линейно меняется в зависимости от сплошности потока жидкости и. зарегистрированная (измеренная) вторичной аппаратурой, является мерой сплошности потока жидкости. На фиг. 3 прямые 6 и 7 показывают зависимость частоты генерации устройства от сплошности измеряемых сред при заполнении чувствительного элемента фторопластом и маслом с диэлектрическими проницаемостя- ми, равными, соответственно, 2 и 2,6. Уход частоты получается равным 130 кГц для фторопласта и 150 кГц для масла на основной частоте около 10 мГц. Во всем диапазоне измерения сплошности частота генерации изменяется линейно. Приведенная относительная погрешность при измерении сплошности не превышает 3%. Частота измеряется электронно-счетным частотомером. При испы тании генератора на долговременную стабиль ность уход частоты составляет 1 кГц в час. Испытания на температурную стабильность эказиг.ют , .то частота генерации i.,-..:; егся не ± 1C кГц при изменении темп Э-у-ры sneMeiiTriB усилителя на + 3 С, пс:,тому при работе устройстБв необходимо осу с-ствить термостабклизацию усилителя. Поскольку чувствительный элемент полый, в трубопроводе нет препятствий для протекания жидкости, что особенно важно в криогенной технике, поэтому предлагаемое устройство можно использовать для измерения сплошности криогенных жидкостей. Форк5ула изобретения 1.Устройство для измерения сплошности потока жидкости, содержащее чувствительный высокочастотный элемент и широкополосный усилитель, отличающееся тем, что. с целью повышения точности контроля объема газовой фазы в потоке и уменьшения возмущения потока жидкости, чувствительный элемент выполнен в виде спиральной линии задержки в экране с поперечными ребрами и включен в цепь обратной связи широкополосного усилителя. 2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиральная линия задержки вьшолнена с соблюдением условия о (Zil) с -ТТГгде обобщенный параметр спирали; 1} - радД1гус спирали: Д - цлина эолнъ; генерируемых колебаний; |j - шаг спирал. Источк1;.ки информации, принятые во внимание прл экспертизе; 1.Патент США 3258964, кл. 73-194. О5.07,36, 2.А;у;. ев, -140585, МКл. & OJ. Н 21/12 14.08.:;;,

//

/й 5i03S№,25,

Pvs.2

Ы .З

ВО

т 7.

Сплошность