CN103592318B - 双通道微带缝隙汽轮机蒸汽湿度传感器 - Google Patents
双通道微带缝隙汽轮机蒸汽湿度传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了微波法汽轮机蒸汽湿度在线监测领域的一种双通道微带缝隙汽轮机蒸汽湿度传感器。其技术方案是，所述传感器包括测量微带缝隙谐振器和参考微带缝隙谐振器；其中，所述测量微带缝隙谐振器包括第一微带缝隙和第一谐振器；所述参考微带缝隙谐振器包括第二微带缝隙和第二谐振器。本发明采用了双通道结构，一个通道为参考，另一个为测量，抵消了环境因素的影响，抑制由金属圆柱波导谐振腔湿度传感器带来的频率漂移，具有自补偿特性；提高了湿度测量精度。该发明采用微带线结构，体积小、重量轻，易于制作，成本低，易于批量生产，对蒸汽湿度的准确测量具有重要的理论意义和实用价值。
Description
技术领域
本发明属于微波法汽轮机蒸汽湿度在线监测领域，尤其涉及一种双通道微带缝隙汽轮机蒸汽湿度传感器。
背景技术
在线监测汽轮机内蒸汽湿度对汽轮机运行的安全性和经济性有重要意义。目前国内外用于汽轮机内流动湿蒸汽湿度的测量方法主要是热力学法、光学法、CCD成像法及微波金属圆柱波导微扰法。
热力学法是湿度探针在测量时采用抽汽采样法，即从汽轮机的排汽中抽取部分汽样引向测量段进行处理，由于热力学湿度法湿度测量装置的体积较大，只适用于在测量汽轮机排汽湿度等具有较大蒸汽空间的场合使用。
光学法湿度测量依据的原理是当光线通过含有细微颗粒或雾滴的介质时将产生散射现象。可直接测出蒸汽中水滴的粒径分布，装置的外形尺寸小，对被测汽流的状态无干扰等优点，但实用中要保证光学窗口的洁净、不结露，测量结构复杂，设备造价高。
CCD成像法采用图像处理技术，显微视频技术和微粒图像速度仪测量汽轮机中蒸汽湿度和水滴直径，但设备造价高，在准确度等方面需进一步的提高。
微波金属圆柱波导微扰法是基于微波谐振腔的微扰，其湿度传感器采用的是圆柱波导结构，由于湿度传感器必须放置在汽轮机中，对传感器的体积和重量要求比较苛刻，圆柱波导结构存在体积大易生锈的不足，且随温度变化腔体体积膨胀缩小，谐振频率漂移严重。因此，迫切需要研究一种结构简单，体积小、重量轻，价格低，易于制作且能抑制频率漂移的实用化湿度传感器来满足在线监测汽轮机内蒸汽湿度测量的要求。
发明内容
针对采用圆柱波导谐振腔微波测量蒸汽湿度存在体积大、易生锈，且随温度变化腔体体积缩胀，谐振频率漂移严重的不足，本发明提出一种双通道微带缝隙汽轮机蒸汽湿度传感器。
一种双通道微带缝隙汽轮机蒸汽湿度传感器，在微带基板上制作，其特征在于，所述传感器包括测量微带缝隙谐振器和参考微带缝隙谐振器；
所述测量微带缝隙谐振器包括第一微带缝隙和第一谐振器，所述参考微带缝隙谐振器包括第二微带缝隙和第二谐振器；
所述测量微带缝隙谐振器四周采用网格金属作为第一屏蔽器进行屏蔽，第一屏蔽器尺寸为20mm×20mm×3mm，并对金属进行防锈处理，所述参考微带缝隙谐振器四周采用全封闭金属作为第二屏蔽器进行屏蔽，第二屏蔽器尺寸为20mm×20mm×3mm，并对金属进行防锈处理；
所述测量微带缝隙谐振器和参考微带缝隙谐振器采用镀金处理，在一块微带基板上制作，其间隔大于40倍微带基板厚度或分开在两个相同的微带基板上制作，工作波长为3～10cm；
所述第一微带缝隙为0.1mm，所述第二微带缝隙为0.1mm；
所述第一谐振器和第二谐振器采用开路的二分之一波长谐振器。
本发明的有益效果是，由于采用了双通道结构，一个通道为参考，另一个为测量，抵消了环境因素的影响，抑制由金属圆柱波导谐振腔湿度传感器带来的频率漂移，具有一定的自补偿特性；提高了湿度测量精度。该发明采用微带线结构，体积小、重量轻，易于制作，成本低，易于批量生产，对蒸汽湿度的准确测量具有重要的理论意义和实用价值。
附图说明
图1是本发明提供的在微带线上制作PCB版图；
图2是本发明提供的测试结果图；
其中，1-微带基板；2-第一馈线；3-第一谐振器；4-第二馈线；5-第二谐振器。
具体实施方式
下面结合附图，对优选的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是本发明提供的在微带线上制作PCB版图。图1中，所述传感器包括测量微带缝隙谐振器和参考微带缝隙谐振器；其中，所述测量微带缝隙谐振器包括第一微带缝隙和第一谐振器3；所述参考微带缝隙谐振器包括第二微带缝隙和第二谐振器5。微带基板1的尺寸为：20mm×40mm×0.203mm；第一馈线2的尺寸：4mm×0.47mm×0.017mm；第一谐振器3尺寸：9mm×0.47mm×0.017mm；第二馈线4的尺寸：4mm×0.47mm×0.017mm；第二谐振器5的尺寸：9mm×0.47mm×0.017mm；第一馈线2和第一微带缝隙之间距离0.1mm；第一谐振器3和第一馈线2离微带基板1的边界距离大于20倍基板厚度即可；第二馈线4和第二微带缝隙之间距离0.1mm；第二谐振器5和第二馈线4离微带基板1的边界距离大于20倍基板厚度即可。第一馈线2和第二馈线4离微带基板1左侧边界的距离0.5～1mm。第一谐振器3和第二谐振器5离微带基板1右侧边界的距离大于20倍基板厚度即可。第一谐振器3中心和第二谐振器5中心之间的距离为20mm；第一谐振器3边和第二谐振器5边之间的距离为19.53mm。
图2是本发明提供的测试结果图。加工完成后，应用微波矢量网络分析仪进行端口反射系数的测量,也可采用常规的方法，使用功率计、频率计、频谱分析仪进行测量。得到如图2所示的曲线即为成功。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种双通道微带缝隙汽轮机蒸汽湿度传感器，在微带基板上制作，其特征在于，所述传感器包括测量微带缝隙谐振器和参考微带缝隙谐振器；
所述测量微带缝隙谐振器包括第一微带缝隙和第一谐振器，所述参考微带缝隙谐振器包括第二微带缝隙和第二谐振器；
所述测量微带缝隙谐振器四周采用网格金属作为第一屏蔽器进行屏蔽，第一屏蔽器尺寸为20mm×20mm×3mm，并对金属进行防锈处理，所述参考微带缝隙谐振器四周采用全封闭金属作为第二屏蔽器进行屏蔽，第二屏蔽器尺寸为20mm×20mm×3mm，并对金属进行防锈处理；
所述测量微带缝隙谐振器和参考微带缝隙谐振器采用镀金处理，在一块微带基板上制作，其间隔大于40倍微带基板厚度或分开在两个相同的微带基板上制作，工作波长为3～10cm；
所述第一微带缝隙为0.1mm，所述第二微带缝隙为0.1mm；
所述第一谐振器和第二谐振器采用开路的二分之一波长谐振器。
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