RU2424508C1

RU2424508C1 - Method of measuring physical properties of liquid

Info

Publication number: RU2424508C1
Application number: RU2010114120/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Совлуков (RU); Александр Сергеевич Совлуков; Михаил Вениаминович Жиров (RU); Михаил Вениаминович Жиров; Вера Владимировна Жирова (RU); Вера Владимировна Жирова; Тимофей Владимирович Хохловский (RU); Тимофей Владимирович Хохловский
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-07-20

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: according to the invention, the device for measuring physical properties of a liquid has two measurement channels - working and reference, with detecting elements in form of pieces of a coaxial line filled, respectively, with the control liquid and reference liquid, a line for communication of these detecting elements with corresponding electronic units, whose outputs are connected to the input of a functional generator. The pieces of coaxial line lie coaxially and are formed by two coaxial metallic cylinders and a centre conductor which is coaxial to the cylinders, wherein the inner surface of the inner cylinder serves as the outer conductor of one of the pieces of coaxial line, and its outer surface serves as the inner conductor of the other piece of coaxial line. In the said device, the communication line of each measurement channel may be a piece of a long line and the detecting element can be its terminal load. ^ EFFECT: higher measurement accuracy. ^ 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств (концентрации, смеси веществ, влагосодержания, плотности и др.) жидкостей, находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.). В частности, оно может быть применено в пищевой промышленности для измерения концентрации водо-спиртовых растворов.The invention relates to measuring equipment and can be used for high-precision determination of various physical properties (concentration, mixture of substances, moisture content, density, etc.) of liquids in containers (process tanks, measuring cells, etc.). In particular, it can be used in the food industry to measure the concentration of water-alcohol solutions.

Известны различные устройства для определения физических свойств жидкостей, основанные на измерении электрофизических параметров (диэлектрической проницаемости или (и) тангенса угла диэлектрических потерь) жидкостей с применением радиоволновых ВЧ и СВЧ резонаторов, содержащих контролируемую жидкость (монографии: Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз. 1963. Стр.37-144; Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. - М.: Наука. 1989. Стр.168-177). Недостатком таких измерительных устройств является их ограниченная область применения, обусловленная невозможностью контроля малых изменений физических свойств жидкостей ввиду невысокой точности измерения соответствующих малых изменений информативных параметров (резонансной частоты, добротности резонатора и др.). Для обеспечения возможности проведения таких измерений применяют двухканальные измерительные схемы с эталонными каналами, в которых чувствительные элементы содержат жидкости с известными физическими свойствами (монография: Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз. 1963. Стр.258-268).There are various devices for determining the physical properties of liquids based on the measurement of the electrophysical parameters (permittivity or (and) the dielectric loss tangent) of liquids using radio wave RF and microwave resonators containing a controlled liquid (monographs: Brandt A.A. frequencies. - M .: Fizmatgiz. 1963. Pages 37-144; Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. Radio wave measurements of technological process parameters.- M .: Nauka. 1989. P. 168 -177). The disadvantage of such measuring devices is their limited scope, due to the inability to control small changes in the physical properties of liquids due to the low accuracy of measurement of the corresponding small changes in informative parameters (resonant frequency, Q factor of the resonator, etc.). To ensure that such measurements are possible, two-channel measuring circuits with reference channels are used, in which the sensitive elements contain liquids with known physical properties (monograph: A. Brandt, Investigation of dielectrics at microwave frequencies. - M .: Fizmatgiz. 1963. P. 258- 268).

Известно также техническое решение (патент РФ №2285913, МПК: G01N 22/00, G01R 27/26), которое содержит описание устройства, по технической сущности наиболее близкого к предлагаемому устройству и принятого в качестве прототипа. Это устройство-прототип содержит два измерительных канала, рабочий и эталонный, с чувствительными элементами (измерительными ячейками) в виде отрезков коаксиальной линии. Они являются резонаторами с колебаниями основного типа ТЕМ и заполняются соответственно контролируемой жидкостью и эталонной жидкостью, имеются линии связи этих чувствительных элементов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя. Информативным параметром каждого измерительного канала является основная резонансная частота электромагнитных колебаний соответствующего резонатора.A technical solution is also known (RF patent No. 2285913, IPC: G01N 22/00, G01R 27/26), which contains a description of the device, which is the closest to the proposed device in technical essence and adopted as a prototype. This prototype device contains two measuring channels, the working and the reference, with sensitive elements (measuring cells) in the form of segments of a coaxial line. They are resonators with oscillations of the basic type TEM and are filled respectively with a controlled liquid and a reference liquid, there are communication lines of these sensitive elements with the corresponding electronic units, the outputs of which are connected to the input of the functional converter. An informative parameter of each measuring channel is the main resonant frequency of electromagnetic waves of the corresponding resonator.

Недостатком этого устройства-прототипа является невысокая точность измерения. Это вызвано тем, что чувствительные элементы (коаксиальные резонаторы) измерительного и эталонного каналов содержат соответственно контролируемую и эталонную жидкость, находящиеся в разных внешних условиях, в частности при температуре, которая может быть различной в местах расположения этих чувствительных элементов - коаксиальных резонаторов. Это приводит к снижению точности измерения вследствие разных зависящих от температуры изменений электрофизических параметров этих жидкостей и, следовательно, значений информативного параметра - резонансной частоты электромагнитных колебаний. Особенно влияние такого отличия на точность измерения сказывается при определении малых значений содержания какой-либо жидкости в смеси жидкостей (растворе).The disadvantage of this prototype device is the low measurement accuracy. This is because the sensitive elements (coaxial resonators) of the measuring and reference channels contain respectively controlled and reference liquids that are in different external conditions, in particular at a temperature that can be different at the locations of these sensitive elements - coaxial resonators. This leads to a decrease in the measurement accuracy due to different temperature-dependent changes in the electrophysical parameters of these liquids and, consequently, the values of the informative parameter - the resonant frequency of electromagnetic waves. Especially the influence of such a difference on the measurement accuracy affects the determination of small values of the content of a liquid in a mixture of liquids (solution).

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения.The aim of the invention is to increase the accuracy of measurement.

Поставленная цель в предлагаемом устройстве для измерения физических свойств жидкости, содержащем два измерительных канала, рабочий и эталонный, с чувствительными элементами в виде отрезков коаксиальной линии, заполняемых соответственно контролируемой жидкостью и эталонной жидкостью, линии связи этих чувствительных элементов этих чувствительных элементов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя, достигается тем, что отрезки коаксиальной линии расположены соосно и образованы совокупностью двух соосных металлических цилиндров и соосного с ними центрального проводника, причем внутренняя поверхность внутреннего цилиндра служит наружным проводником одного из отрезков коаксиальной линии, а его наружная поверхность служит внутренним проводником другого отрезка коаксиальной линии. В данном устройстве линией связи каждого измерительных канала может являться отрезок длинной линии, а чувствительный элемент может являться его оконечной нагрузкой.The goal in the proposed device for measuring the physical properties of a liquid, containing two measuring channels, a working and a reference, with sensitive elements in the form of segments of a coaxial line filled respectively with a controlled liquid and a reference liquid, communication lines of these sensitive elements of these sensitive elements with the corresponding electronic units, the outputs of which are connected to the input of the functional Converter, is achieved by the fact that the segments of the coaxial line are aligned and formed by a combination of two coaxial metal cylinders and a central conductor coaxial with them, the inner surface of the inner cylinder serving as the outer conductor of one of the segments of the coaxial line, and its outer surface serving as the inner conductor of another segment of the coaxial line. In this device, the communication line of each measuring channel may be a segment of a long line, and the sensing element may be its final load.

Существенными отличительными признаками, по мнению авторов, является, во-первых, соосное расположение отрезков коаксиальной линии и их образование совокупностью двух соосных металлических цилиндров и соосного с ними центрального проводника; во-вторых, использование внутренней поверхности внутреннего цилиндра в качестве наружного проводника одного из отрезков коаксиальной линии, а его наружной поверхности - в качестве внутреннего проводника другого отрезка коаксиальной линии; в-третьих, использование в качестве линии связи каждого измерительного канала соответствующего отрезка длинной линии, а в качестве чувствительного элемента - его оконечной нагрузки в виде отрезка коаксиальной длинной линии.The essential distinguishing features, according to the authors, are, firstly, the coaxial arrangement of the segments of the coaxial line and their formation by a combination of two coaxial metal cylinders and a central conductor coaxial with them; secondly, the use of the inner surface of the inner cylinder as the outer conductor of one of the segments of the coaxial line, and its outer surface as the inner conductor of another segment of the coaxial line; thirdly, the use as a communication line of each measuring channel of the corresponding segment of a long line, and as a sensitive element - its final load in the form of a segment of a coaxial long line.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого устройства обусловливает его новое свойство: возможность контроля одной и той же области контролируемой жидкости, находящейся при одинаковых внешних условиях (температуре, давлении и др.).The combination of distinctive features of the proposed device determines its new property: the ability to control the same area of the controlled fluid located under the same external conditions (temperature, pressure, etc.).

Данное свойство обеспечивает полезный эффект, сформулированный в цели изобретения.This property provides a useful effect formulated for the purpose of the invention.

На фиг.1,а и фиг.1,б изображена функциональная схема устройства, соответственно, при отсутствии и наличии диэлектрических оболочек на проводниках отрезков коаксиальной линии. На фиг.2 - функциональная схема устройства, в которой линией связи каждого измерительных канала является отрезок длинной линии, а соответствующий чувствительный элемент является его оконечной нагрузкой.Figure 1, a and figure 1, b shows a functional diagram of the device, respectively, in the absence and presence of dielectric shells on the conductors of the segments of the coaxial line. Figure 2 is a functional diagram of the device in which the communication line of each measuring channel is a segment of a long line, and the corresponding sensitive element is its final load.

Здесь введены обозначения: 1 и 2 - отрезки коаксиальных линий, 3 и 4 - внутренний и внешний цилиндры, 5 - внутренний проводник, 6 и 7 - линии связи, 8 и 9 - электронные блоки, 10 - функциональный преобразователь, 11 и 12 - диэлектрические оболочки.The designations are introduced here: 1 and 2 - segments of coaxial lines, 3 and 4 - internal and external cylinders, 5 - internal conductor, 6 and 7 - communication lines, 8 and 9 - electronic units, 10 - functional converter, 11 and 12 - dielectric shell.

Один из чувствительных элементов - отрезок коаксиальной линии 1 - образован совокупностью наружной поверхности внутреннего цилиндра 3 и внешним цилиндром 4, а другой чувствительный элемент - отрезок коаксиальной линии 2 - совокупностью внутреннего проводника 5 и внутренней поверхностью соосного с ним металлического внутреннего цилиндра 3 (фиг.1,а). Пространство между проводниками одного из этих отрезков коаксиальной линии заполняется эталонной жидкостью, имеющей номинальное значение измеряемого параметра (физического свойства), а пространство между проводниками другого отрезка коаксиальной линии заполняется контролируемой жидкостью. При этом не имеет принципиального значения, какая из данных жидкостей находится в том или другом чувствительном элементе. С помощью проводников линии связи 6 отрезок коаксиальной линии 1 подсоединен к электронному блоку 8, а с помощью проводников линии связи 7 отрезок коаксиальной линии 2 подсоединен к электронному блоку 9. Выходы электронных блоков 8 и 9 подключены к входу функционального преобразователя 10.One of the sensitive elements - a segment of the coaxial line 1 - is formed by the combination of the outer surface of the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4, and the other sensitive element is the segment of the coaxial line 2 - by the combination of the inner conductor 5 and the inner surface of the coaxial metal inner cylinder 3 (FIG. ,but). The space between the conductors of one of these segments of the coaxial line is filled with a reference fluid having the nominal value of the measured parameter (physical property), and the space between the conductors of another segment of the coaxial line is filled with the controlled fluid. In this case, it does not matter which of these liquids is in one or another sensitive element. Using the conductors of the communication line 6, the length of the coaxial line 1 is connected to the electronic unit 8, and using the conductors of the communication line 7, the length of the coaxial line 2 is connected to the electronic unit 9. The outputs of the electronic units 8 and 9 are connected to the input of the functional converter 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Отрезок коаксиальной линии может представлять собой резонатор с сосредоточенными (электрическую емкость) или распределенными параметрами на его основе (во втором случае - это отрезок коаксиальной длинной линии) с информативным параметром в виде резонансной частоты / электромагнитных колебаний (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. - М.: Наука. 1978. 280 с.). При заполнении жидкостью пространства между проводниками отрезка коаксиальной линии изменяется величина измеряемого информативного параметра в зависимости от электрофизических параметров жидкости - ее диэлектрической проницаемости ε или (и) тангенса угла диэлектрических потерь tgδ (проводимости σ), функционально связанных с измеряемым параметром (физическим свойством жидкости). Значения резонансной частоты f, находящейся обычно в пределах 1÷100 МГц, определяются размерами отрезков коаксиальной линии и электрофизическими параметрами жидкостей. Данные чувствительные элементы (отрезки коаксиальной линии) функционируют независимо друг от друга; их электрические/электромагнитные поля не оказывают взаимовлияния, поскольку подключение линий связи 6 и 7 к внутреннему цилиндру 3 в его верхней части осуществляется с его разных сторон.A segment of a coaxial line can be a resonator with lumped (electric capacitance) or distributed parameters based on it (in the second case, it is a segment of a coaxial long line) with an informative parameter in the form of a resonant frequency / electromagnetic oscillations (Viktorov V.A., Lunkin B. V., Sovlukov A.S. High-frequency method for measuring non-electric quantities. - M .: Nauka. 1978. 280 p.). When a liquid fills the space between the conductors of a segment of a coaxial line, the measured informative parameter changes depending on the electrophysical parameters of the liquid — its dielectric constant ε or (and) dielectric loss tangent tanδ (conductivity σ), functionally related to the measured parameter (physical property of the liquid). The values of the resonant frequency f, which is usually in the range 1–100 MHz, are determined by the sizes of the segments of the coaxial line and the electrophysical parameters of the liquids. These sensitive elements (segments of the coaxial line) function independently of each other; their electric / electromagnetic fields do not interfere, since the connection of communication lines 6 and 7 to the inner cylinder 3 in its upper part is carried out from its different sides.

С помощью электронных блоков 8 и 9 производят измерение значений f₁ и f₂ основной резонансной частоты электромагнитных колебаний, отрезков коаксиальных линий (коаксиальных резонаторов) 1 и 2 соответственно. В частности, каждый из отрезков коаксиальных линий 1 и 2 может быть включен в частотозадающую цепь соответствующего автогенератора, которым в данном случае является блок 8 и 9, и определяет его частоту генерации. Эти частоты поступают в блок 10 для совместной функциональной обработки с целью измерения величины измеряемого параметра.Using electronic units 8 and 9, the values of f ₁ and f ₂ are measured for the main resonant frequency of electromagnetic waves, segments of coaxial lines (coaxial resonators) 1 and 2, respectively. In particular, each of the segments of coaxial lines 1 and 2 can be included in the frequency setting circuit of the corresponding oscillator, which in this case is block 8 and 9, and determines its generation frequency. These frequencies enter block 10 for joint functional processing in order to measure the value of the measured parameter.

Пусть для определенности отрезок коаксиальной линии 1 заполняется контролируемой жидкостью, а отрезок коаксиальной линии 2 - эталонной жидкостью. Тогда значения ƒ₁ и ƒ₂ являются функциями измеряемого параметра x (физической величины) и его номинального значения x₀. Значения x и x₀ зависят от электрофизических параметров соответственно контролируемой и эталонной жидкостей.For definiteness, let the segment of coaxial line 1 be filled with a controlled fluid, and the segment of coaxial line 2 with a reference fluid. Then the values ƒ ₁ and ƒ ₂ are functions of the measured parameter x (physical quantity) and its nominal value x ₀ . The values of x and x ₀ depend on the electrophysical parameters of the controlled and reference liquids, respectively.

Поскольку отрезки коаксиальных линий 1 и 2 пространственно совмещены, то они находятся в одинаковых внешних условиях, в частности при одной и той же температуре. Следовательно, результат совместной функциональной обработки в блоке 10 значений частот ƒ₁ и ƒ₂, соответствующих измеряемому значению x и эталонному значению x₀ и определяемых в электронных блоках 8 и 9, не зависит от температуры, а только от величины измеряемого параметра. Чаще всего блок 10 - это вычитающее устройство с определением разности частот ƒ₁ и ƒ₂. При этом возможно с высокой точностью измерять малые изменения (доли процента) измеряемого параметра x.Since the segments of coaxial lines 1 and 2 are spatially aligned, they are in the same external conditions, in particular at the same temperature. Therefore, the result of joint functional processing in block 10 of the frequencies ƒ ₁ and ƒ ₂ corresponding to the measured value x and the reference value x ₀ and determined in the electronic units 8 and 9 does not depend on temperature, but only on the value of the measured parameter. Most often, block 10 is a subtractor with the determination of the frequency difference ƒ ₁ and ƒ ₂ . In this case, it is possible to measure with high accuracy small changes (fractions of a percent) of the measured parameter x.

Для контроля жидкостей, являющихся несовершенными диэлектриками, целесообразно, для повышения добротности резонаторов, покрывать их проводники диэлектрическими оболочками; в коаксиальных резонаторах целесообразно покрыть такими оболочками их внутренние проводники, где сконцентрирована энергия электрического поля (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. - М.: Наука. 1978. Стр.125-131). В данном случае в отрезке коаксиальной линии 1 для этой цели диэлектрической оболочкой покрыта наружная поверхность внутреннего цилиндра 3, которая соответствует внутреннему проводнику коаксиального резонатора 1 (фиг.1,б). В отрезке коаксиальной линии 2 диэлектрической оболочкой покрыт внутренний проводник 5.To control liquids that are imperfect dielectrics, it is advisable, to increase the quality factor of resonators, cover their conductors with dielectric shells; in coaxial resonators it is advisable to cover their inner conductors with such shells, where the electric field energy is concentrated (Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. High-frequency method for measuring non-electric quantities. - M .: Nauka. 1978. Pages. 125-131). In this case, in the segment of the coaxial line 1 for this purpose, the outer surface of the inner cylinder 3, which corresponds to the inner conductor of the coaxial resonator 1, is coated with a dielectric sheath (Fig. 1, b). In the segment of the coaxial line 2, the inner conductor 5 is coated with a dielectric sheath.

Данное устройство (фиг.1,б) целесообразно, в частности, применять для определения концентрации смесей (растворов), по меньшей мере, один из компонентов которых является несовершенным диэлектриком с большим процентным содержанием в смеси. Так это устройство позволяет определять весьма малое содержание (доли процента) примесей в воде, являющейся несовершенным диэлектриком.This device (Fig. 1, b) is particularly suitable for determining the concentration of mixtures (solutions), at least one of the components of which is an imperfect dielectric with a high percentage in the mixture. So this device allows you to determine a very low content (fraction of a percent) of impurities in the water, which is an imperfect dielectric.

Отрезки коаксиальных линий 1 и 2 могут иметь одинаковые начальные (в отсутствие жидкостей) значения ƒ₁₀ и ƒ₂₀ резонансных частот ƒ₁ и ƒ₂ электромагнитных колебаний. Это относится к их конструкциям, изображенным как на фиг.1,а, так и на фиг.1,б. При равенстве ƒ₁₀ и ƒ₂₀ их разность, определяемая в блоке 10, равна нулю как в отсутствие контролируемой и эталонной жидкостей, так и наличии одной и той же жидкости (т.е. при начальных условиях x=x₀) в обоих отрезках коаксиальных линий 1 и 2. В этом случае разность частот ƒ₁ и ƒ₂ соответствует только изменению x-x₀ измеряемого параметра x, что особенно важно при проведении высокоточных измерений малых значений содержания одной жидкости в смеси жидкостей (растворе).Segments of coaxial lines 1 and 2 can have the same initial (in the absence of liquids) values of ƒ ₁₀ and ƒ _{20 of} resonant frequencies ƒ ₁ and ƒ _{2 of} electromagnetic waves. This applies to their designs, depicted as in figure 1, a, and figure 1, b. If ƒ ₁₀ and ƒ ₂₀ are equal, their difference, determined in block 10, is equal to zero both in the absence of controlled and reference liquids and in the presence of the same liquid (i.e., under initial conditions x = x ₀ ) in both coaxial segments lines 1 and 2. In this case, the frequency difference ƒ ₁ and ƒ ₂ corresponds only to the change xx _{0 of the} measured parameter x, which is especially important when conducting high-precision measurements of small values of the content of one liquid in a mixture of liquids (solution).

Для конструкции на фиг.1,а такая идентичность обеспечивается одинаковой длиной l отрезков коаксиальных линий 1 и 2 и выбором соотношения диаметров проводников 3, 4 и 5 отрезков коаксиальных линий 1 и 2, а для конструкции на фиг.1,б - выбором соотношения как диаметров этих проводников, так и толщин диэлектрических оболочек на внутреннем цилиндре 3 и внутреннем проводнике 5. Такой выбор может быть сделан, зная погонные значения (т.е. на единицу длины линии) электрической емкости C_l отрезков коаксиальных линий при отсутствии и наличии диэлектрических оболочек на их проводниках. При одинаковой длине l отрезков коаксиальных линий 1 и 2 соотношение ƒ₁₀=ƒ₂₀ обеспечивается при равенстве погонных значений электрических емкостей C₁ и C₂ отрезков коаксиальных линий 1 и 2 (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. - М.: Наука. 1978. Стр.125-131). Для конструкции на фиг.1,а электрические емкости C₁ и C₂ отрезков коаксиальных линий 1 и 2 выражаются следующими соотношениями:For the design in Fig. 1, and such an identity is ensured by the same length l of the segments of the coaxial lines 1 and 2 and the choice of the ratio of the diameters of the conductors 3, 4 and 5 of the segments of the coaxial lines 1 and 2, and for the design in Fig. 1, b, by choosing the ratio as the diameters of these conductors and the thickness of the dielectric shells on the inner cylinder 3 and inner conductor 5. Such a choice can be made knowing the linear values (i.e. per unit length of the line) of the electric capacitance C _{l of} segments of coaxial lines in the absence and presence of dielectric shells on their conductors. With the same length l of the segments of coaxial lines 1 and 2, the relation ƒ ₁₀ = ƒ _{20 is} ensured when the linear values of electric capacitances C ₁ and C _{2 of the} segments of coaxial lines 1 and 2 are equal (Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A. C. High-frequency method for measuring non-electric quantities. - M .: Nauka. 1978. Pages 125-131). For the design in figure 1, and the electrical capacitance C ₁ and C ₂ segments of the coaxial lines 1 and 2 are expressed by the following relationships:

где ε₀=1/36π·10⁹ Ф/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, d₁, d₂, d₃, d₄ - соответственно диаметр внешнего цилиндра, наружный диаметр внутреннего цилиндра, внутренний диаметр внутреннего цилиндра и диаметр внутреннего проводника. Следовательно, ƒ₁₀=ƒ₂₀, что соответствует следующему соотношению: d₁/d₂=d₃/d₄.where ε ₀ = 1 / 36π · 10 ⁹ F / m is the absolute dielectric constant of the vacuum, d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ are the diameter of the outer cylinder, the outer diameter of the inner cylinder, the inner diameter of the inner cylinder and the diameter of the inner conductor. Therefore, ƒ ₁₀ = ƒ ₂₀ , which corresponds to the following relation: d ₁ / d ₂ = d ₃ / d ₄ .

Для конструкции на фиг.1,б электрические емкости C₁ и C₂ отрезков коаксиальных линий 1 и 2 выражаются следующими соотношениями:For the design in figure 1, b, the electrical capacitance C ₁ and C _{2 of the} segments of the coaxial lines 1 and 2 are expressed by the following relationships:

где d₅ и d₆ - соответственно, диаметр наружный диаметр внутреннего цилиндра с диэлектрической оболочкой и диаметр внутреннего проводника с диэлектрической оболочкой, ε_п - относительная диэлектрическая проницаемость материала оболочки.where d ₅ and d ₆ are, respectively, the diameter of the outer diameter of the inner cylinder with a dielectric sheath and the diameter of the inner conductor with a dielectric sheath, ε _p is the relative dielectric constant of the shell material.

Следовательно, ƒ₁₀=ƒ₂₀, если C₁=C₂; для этого, как следует из этих формул, должно быть:Therefore, ƒ ₁₀ = ƒ ₂₀ if C ₁ = C ₂ ; for this, as follows from these formulas, should be:

.

При проведении измерений отрезки коаксиальных линий 1 и 2 могут быть также включены как оконечные нагрузки линий связи, которыми служат при этом отрезки длинных линий 13 и 14, в частности коаксиальных кабелей (фиг.2). Такое подключение может быть целесообразно при необходимости дистанционного расположения электронных блоков относительно контролируемого объекта. В данном случае информативными параметрами измерительных каналов могут служить резонансные частоты этих отрезков длинных линий 13 и 14, определяемые в электронных блоках 8 и 9. Величину измеряемого параметра определяют после совместной функциональной обработки выходных сигналов блоков 8 и 9 в блоке 10.When conducting measurements, the segments of coaxial lines 1 and 2 can also be included as the terminal loads of communication lines, which serve as the segments of long lines 13 and 14, in particular coaxial cables (figure 2). Such a connection may be appropriate if necessary, the remote location of the electronic units relative to the controlled object. In this case, the resonant frequencies of these segments of long lines 13 and 14, determined in electronic units 8 and 9, can serve as informative parameters of the measuring channels. The value of the measured parameter is determined after the joint functional processing of the output signals of blocks 8 and 9 in block 10.

Таким образом, данное устройство позволяет с высокой точностью измерять физические свойства различных жидкостей. Его, в частности, целесообразно применять при наличии различных дестабилизирующих факторов, в частности изменений температуры, имеющих разное значение (градиент) в контролируемой области.Thus, this device allows with high accuracy to measure the physical properties of various liquids. In particular, it is advisable to apply it in the presence of various destabilizing factors, in particular temperature changes having different values (gradient) in the controlled area.

Claims

1. A device for measuring the physical properties of a liquid, containing two measuring channels, a working and a reference one, with sensitive elements in the form of segments of a coaxial line filled respectively with a controlled liquid and a reference liquid, communication lines of these sensitive elements with corresponding electronic units, the outputs of which are connected to the input functional transducer, characterized in that the segments of the coaxial line are aligned and formed by a combination of two coaxial metal cylinders moat and coaxial with them the central conductor, the inner surface of the inner cylinder serves as the outer conductor of a coaxial line section, and its outer surface serves as the other inner conductor of the coaxial line.

2. A device for measuring the physical properties of a liquid according to claim 1, characterized in that the communication line of each measuring channel is a segment of a long line, and the sensitive element is its final load.