RU2534747C1 - Measuring device of physical properties of liquid contained in tank - Google Patents
Measuring device of physical properties of liquid contained in tank Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534747C1 RU2534747C1 RU2013155495/07A RU2013155495A RU2534747C1 RU 2534747 C1 RU2534747 C1 RU 2534747C1 RU 2013155495/07 A RU2013155495/07 A RU 2013155495/07A RU 2013155495 A RU2013155495 A RU 2013155495A RU 2534747 C1 RU2534747 C1 RU 2534747C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- coaxial
- conductor
- resonators
- circuited
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
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 (Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз. 1963. С.37-144; Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. - М.: Наука. 1989. С.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 (Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз. 1963. С.258-268).There are various devices for determining the physical properties of liquids based on the measurement of the electrophysical parameters (dielectric constant or (and) the dielectric loss tangent) of liquids using radio wave RF and microwave resonators containing a controlled liquid (Brandt A.A. Investigation of dielectrics at microwave frequencies. - M .: Fizmatgiz. 1963. S.37-144; Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. Radio wave measurements of technological process parameters.- M .: Nauka. 1989. S.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 the 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 (A. Brandt, Investigation of dielectrics at microwave frequencies. - M .: Fizmatgiz. 1963. S.258-268) .
Известно также техническое решение (RU 2285913, 20.10.2006). Это устройство 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, линии связи этих чувствительных элементов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя. Информативным параметром каждого измерительных канала является основная резонансная частота электромагнитных колебаний соответствующего резонатора.A technical solution is also known (RU 2285913, 10.20.2006). This 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, the 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 the electromagnetic waves of the corresponding resonator.
Недостатком этого устройства 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 device is the low accuracy of the measurement. This is because the sensitive elements (coaxial resonators) of the measuring and reference channels contain, respectively, a controlled and reference liquid located 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).
Известно также техническое решение (RU 2426099, 10.08.2011), которое содержит описание устройства, по технической сущности наиболее близкого к предлагаемому устройству и принятого в качестве прототипа. Это устройство-прототип содержит два чувствительных элемента, с первым чувствительным элементом в виде первого резонатора - отрезка коаксиальной линии, между полым внутренним и наружным проводниками которого размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов, со вторым чувствительным элементом в виде второго резонатора, являющегося полостью внутреннего проводника первого резонатора, при этом оба резонатора подключены через соответствующие элементы возбуждения и съема колебаний и линии связи этих резонаторов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя, подсоединенного выходом к индикатору.A technical solution is also known (RU 2426099, 08/10/2011), which contains a description of the device, which, by technical essence, is closest to the proposed device and adopted as a prototype. This prototype device contains two sensing elements, with the first sensing element in the form of the first resonator - a segment of a coaxial line, between the hollow inner and outer conductors of which there is a combination of one or more metal cylinders coaxial with them and inserted into each other, alternately short-circuited and open to one of their ends, with a second sensitive element in the form of a second resonator, which is the cavity of the inner conductor of the first resonator, while both resonators are connected s through the corresponding excitation elements and detachably vibrations and link these resonators with respective electronic components, the outputs of which are connected to the input of a functional transducer connected to the indicator output.
Недостатком этого устройства-прототипа является невысокая точность измерения локальных измерений физических свойств жидкостей, в частности концентрации смесей, с высокой точностью. Это особенно важно при контроле неоднородных смесей.The disadvantage of this prototype device is the low accuracy of measuring local measurements of the physical properties of liquids, in particular the concentration of mixtures, with high accuracy. This is especially important when monitoring heterogeneous mixtures.
Обусловлено это тем, что электромагнитные волны в этих двух резонаторах - первом резонаторе в виде отрезка длинной линии и втором резонаторе, являющимся объемным резонатором, возбуждают, соответственно, в ВЧ (частоты в мегагерцовом диапазоне) и СВЧ (частоты в гигагерцовом диапазоне). При этом значения электрофизических свойств жидкостей в этих разных частотных диапазонах могут существенно различаться вследствие частотной дисперсии, что приводит к снижению точности измерения физических свойств жидкостей (концентрации смесей, плотности и др.), связанных функционально с их электрофизическими свойствами.This is due to the fact that electromagnetic waves in these two resonators - the first resonator in the form of a long line segment and the second resonator, which is a volume resonator, are excited, respectively, in the high-frequency (frequencies in the megahertz range) and microwave (frequencies in the gigahertz range). Moreover, the values of the electrophysical properties of liquids in these different frequency ranges can vary significantly due to frequency dispersion, which leads to a decrease in the accuracy of measurement of the physical properties of liquids (concentration of mixtures, density, etc.) associated functionally with their electrophysical properties.
Техническим результатом является повышение точности измерения за счет обеспечения возможности проведения локальных измерений физических свойств жидкости в одном и том же (ВЧ) частотном диапазоне (1÷100 МГц) в обоих чувствительных элементах устройства - рабочем, заполняемым контролируемой жидкостью, и эталонном, заполняемым эталонной жидкостью.The technical result is to increase the measurement accuracy by providing the possibility of local measurements of the physical properties of the liquid in the same (HF) frequency range (1 ÷ 100 MHz) in both sensitive elements of the device - working, filled with a controlled liquid, and a reference filled with a reference liquid .
Технический результат в предлагаемом устройстве для измерения физических свойств жидкости в емкости, содержащем рабочий чувствительный элемент в виде первого резонатора - отрезка коаксиальной линии, заполняемого контролируемой жидкостью, между полым внутренним и наружным проводниками которого размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов, и эталонный чувствительный элемент в виде второго резонатора, заполняемого эталонной жидкостью, являющегося полостью внутреннего проводника первого резонатора, при этом оба резонатора подключены через соответствующие элементы возбуждения и съема колебаний и линии связи этих резонаторов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя, подсоединенного выходом к индикатору, достигается тем, что второй резонатор выполнен идентично первому резонатору коаксиальным, при этом его наружным проводником служит внутренняя поверхность полого внутреннего проводника, внутренним проводником - центральный металлический стержень, а между ним и указанным наружным проводником размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов.The technical result in the proposed device for measuring the physical properties of a liquid in a container containing a working sensing element in the form of a first resonator - a segment of a coaxial line filled with a controlled liquid, between the hollow inner and outer conductors of which there is a combination of one or more coaxial with them and inserted one into another metal cylinders, alternately short-circuited and open at one of their ends, and a reference sensitive element in the form of a second resonator, fill reference fluid, which is the cavity of the inner conductor of the first resonator, while both resonators are connected through the corresponding elements of the excitation and removal of vibrations and communication lines of these resonators with the corresponding electronic units, the outputs of which are connected to the input of the functional Converter connected to the output of the indicator, is achieved by the fact that the second resonator is identical to the first resonator, coaxial, while the inner surface of the hollow of the conductor, the inner conductor is the central metal rod, and between it and the specified outer conductor there is a combination of one or more metal cylinders coaxial with them and nested one into another, alternately short-circuited and open at one of their ends.
На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства.Figure 1 shows a diagram of the proposed device.
Здесь показаны рабочий чувствительный элемент 1, эталонный чувствительный элемент 2, внутренний цилиндр 3, внешний цилиндр 4, металлические цилиндры 51, … 5k, …, 5n-1 (k=2, 3, …, n-1), центральный металлический стержень 6, металлические цилиндры 72, … 7k, …, 7n-1 (k=2, 3, …, n-1), элемент связи 8, ВЧ-генератор 9, элемент связи 10, блок регистрации резонансной частоты 11, элемент связи 12, ВЧ-генератор 13, элемент связи 14, блок регистрации резонансной частоты 15, блок вычислений 16, индикатор 17.Shown here is a working sensing element 1, a reference sensing element 2, an inner cylinder 3, an outer cylinder 4, metal cylinders 5 1 , ... 5 k , ..., 5 n-1 (k = 2, 3, ..., n-1), central metal rod 6, metal cylinders 7 2 , ... 7 k , ..., 7 n-1 (k = 2, 3, ..., n-1), communication element 8, high-frequency generator 9, communication element 10, resonance frequency registration unit 11, the communication element 12, the RF generator 13, the communication element 14, the registration unit of the resonant frequency 15, the calculation unit 16, the indicator 17.
Устройство содержит рабочий чувствительный элемент 1 и эталонный чувствительный элемент 2. Рабочий чувствительный элемент 1 - отрезок коаксиальной линии - образован совокупностью наружной поверхности металлического внутреннего цилиндра 3 и металлическим внешним цилиндром 4. Для значительного снижения габаритов чувствительного элемента, необходимого для проведения локальных измерений, а также и уменьшения значения резонансной частоты данного резонатора, необходимого для обеспечения одномодового режима колебаний основного типа ТЕМ и недопущения возбуждения колебаний (волн) высших типов, между полым внутренним 3 и наружным 4 проводниками отрезка длинной линии 1 размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров 51, … 5k, …, 5n-1 (k=2, 3, …, n-1), поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов. В рабочем чувствительном элементе 1 - отрезке длинной линии - как в резонаторе возбуждают электромагнитные колебания.The device contains a working sensing element 1 and a reference sensing element 2. A working sensing element 1 — a segment of a coaxial line — is formed by the combination of the outer surface of the metal inner cylinder 3 and the metal outer cylinder 4. To significantly reduce the dimensions of the sensitive element necessary for local measurements, as well as and reducing the value of the resonant frequency of this resonator, necessary to ensure a single-mode vibration mode of the main type TEM edopuscheniya excitation oscillations (waves) higher type between hollow inner 3 and outer 4 conductors interval long line 1 is available collection of one or more co-axial with and nested one within the other metal cylinders 5 1, ... 5, k, ..., 5 n-1 ( k = 2, 3, ..., n-1), alternately short-circuited and open at one of their ends. In a working sensing element 1 — a segment of a long line — electromagnetic waves are excited in a resonator.
Эталонный чувствительный элемент 2 - также отрезок коаксиальной линии - образован совокупностью внутреннего проводника 6 и внутренней поверхностью соосного с ним металлического внутреннего цилиндра 3. Эталонный чувствительный элемент 2 выполнен идентично рабочему чувствительному элементу 1. У него между полым внутренним 3 и центральным металлическим стержнем 6 размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров 72, … 7k, …, 7n-1 (k=2, 3, …, n-1), поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов. В таком чувствительном элементе 2 - отрезке длинной линии - как в резонаторе возбуждают электромагнитные колебания. Пространство между проводниками этого отрезка длинной линии заполняется эталонной жидкостью, имеющей номинальное значение измеряемого параметра (физического свойства), а пространство между проводниками другого (рабочего) отрезка длинной линии заполняется контролируемой жидкостью. При этом не имеет принципиального значения, какая из данных жидкостей находится в том или другом чувствительном элементе.The reference sensor 2, also a segment of the coaxial line, is formed by the combination of the inner conductor 6 and the inner surface of the metal inner cylinder 3 coaxial with it. The reference sensor 2 is identical to the working sensor 1. It has a set between the hollow inner 3 and the central metal rod 6 one or more metal cylinders coaxial with them and inserted into one another 7 2 , ... 7 k , ..., 7 n-1 (k = 2, 3, ..., n-1), alternately short-circuited and open to one Mr. of their ends. In such a sensitive element 2 - a segment of a long line - as in the resonator, electromagnetic waves are excited. The space between the conductors of this segment of the long 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 (working) segment of the long 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.
В чувствительном элементе 1 - резонаторе в виде отрезка длинной линии - возбуждают электромагнитные колебания через элемент связи 8 с помощью ВЧ-генератора 9. Определение значения f1 основной резонансной частоты возбуждаемых в этом резонаторе электромагнитных колебаний, снимаемых с помощью элемента связи 10, осуществляют в блоке регистрации резонансной частоты 11. Элементы связи 8 и 10 могут быть выполнены, например, в виде проволочных петель (индуктивная связь).In the sensitive element 1 — the resonator in the form of a long line segment — electromagnetic waves are excited through the coupling element 8 using the RF generator 9. The f 1 value of the fundamental resonance frequency of the electromagnetic waves excited in this resonator taken by the coupling element 10 is determined in the block registering the resonant frequency 11. The coupling elements 8 and 10 can be made, for example, in the form of wire loops (inductive coupling).
В чувствительном элементе 2 - резонаторе в виде отрезка длинной линии - возбуждают электромагнитные колебания через элемент связи 12 с помощью ВЧ-генератора 13. Определение значения f2 основной резонансной частоты возбуждаемых в этом резонаторе электромагнитных колебаний, снимаемых с помощью элемента связи 14, осуществляют в блоке регистрации резонансной частоты 15. Элементы связи 12 и 14 также могут быть выполнены, например, в виде проволочных петель.In the sensitive element 2 — the resonator in the form of a long line segment — electromagnetic oscillations are excited through the coupling element 12 using the RF generator 13. The f 2 value of the fundamental resonance frequency of the electromagnetic waves excited in this resonator taken by the coupling element 14 is determined in the block registering the resonant frequency 15. Communication elements 12 and 14 can also be made, for example, in the form of wire loops.
Измеренные значения f1 и f2 основной резонансной частоты обоих измерительных каналов поступают в блок вычислений 16. С выхода этого блока сигнал, соответствующий измеряемому физическому свойству жидкости, в частности концентрации смеси, поступает на индикатор 17.The measured values of f 1 and f 2 of the main resonant frequency of both measuring channels are received in the calculation unit 16. From the output of this block, the signal corresponding to the measured physical property of the liquid, in particular the concentration of the mixture, goes to the indicator 17.
В другом варианте реализации схемы устройства каждый из чувствительных элементов 1 и 2 - отрезков длинной линии - может быть включен в частотозадающую цепь соответствующего автогенератора и определяет его частоту генерации. Эти частоты поступают в блок вычислений для совместной функциональной обработки с целью измерения величины измеряемого параметра.In another embodiment of the device circuit, each of the sensitive elements 1 and 2 — segments of a long line — can be included in the frequency setting circuit of the corresponding oscillator and determines its generation frequency. These frequencies go to the calculation unit for joint functional processing in order to measure the value of the measured parameter.
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 f 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.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 f of 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 the space between the conductors of a segment of a coaxial line is filled with liquid, 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.
Пусть для определенности отрезок коаксиальной линии 1 заполняется контролируемой жидкостью, а отрезок коаксиальной линии 2 - эталонной жидкостью. Тогда значения f1 и f2 являются функциями измеряемого параметра x (физической величины) и его номинального значения x0. Значения x и х0 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 of f 1 and f 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, respectively, of the controlled and reference liquids.
Поскольку чувствительные элементы 1 и 2 - отрезки коаксиальной линии - пространственно совмещены, то они находятся в одинаковых внешних условиях, в частности, при одной и той же температуре. Следовательно, результат совместной функциональной обработки в блоке 16 значений частот f1 и f2, соответствующих измеряемому значению x и эталонному значению х0 и определяемых в блок регистрации резонансной частоты 11 и 15, не зависит от температуры, а только от величины измеряемого параметра. Чаще всего блок 16 - это вычитающее устройство с определением разности частот f1 и f2. При этом возможно с высокой точностью измерять малые изменения (доли процента) измеряемого параметра x.Since the sensitive elements 1 and 2 — the segments of the coaxial line — 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 16 of the values of the frequencies f 1 and f 2 corresponding to the measured value x and the reference value x 0 and determined in the recording unit of the resonant frequency 11 and 15, does not depend on temperature, but only on the value of the measured parameter. Most often, block 16 is a subtractor with the determination of the frequency difference f 1 and f 2 . In this case, it is possible to measure with high accuracy small changes (fractions of a percent) of the measured parameter x.
Первому измерительному каналу (ВЧ) соответствует первый чувствительный элемент в виде отрезка длинной линии 1 - резонатора. Его внутренний проводник 3 выполнен полым. Второму измерительному каналу (также ВЧ) в предлагаемом устройстве соответствует второй чувствительный элемент 2 в виде резонатора, располагаемого в полости внутреннего проводника 3. При этом второй резонатор выполнен идентично первому резонатору коаксиальным, при этом его наружным проводником служит внутренняя поверхность полого внутреннего проводника, внутренним проводником - центральный металлический стержень, а между ним и указанным наружным проводником размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов.The first measuring channel (HF) corresponds to the first sensitive element in the form of a segment of a long line 1 - resonator. Its inner conductor 3 is made hollow. The second measuring channel (also RF) in the proposed device corresponds to the second sensitive element 2 in the form of a resonator located in the cavity of the inner conductor 3. In this case, the second resonator is identical to the first resonator coaxial, while its inner conductor is the inner surface of the hollow inner conductor, the inner conductor - the central metal rod, and between it and the specified outer conductor placed a combination of one or more coaxial with them and nested one in goy metal cylinders, in turn short-circuited and open on one of their ends.
Необходимо обеспечить свободный доступ контролируемой жидкости внутрь полости чувствительного элемента 1 и эталонной жидкости в полость чувствительного элемента 2. Для этого в стенках соответствующих резонаторов следует предусмотреть наличие малых (неизлучающих) отверстий.It is necessary to ensure free access of the controlled fluid into the cavity of the sensing element 1 and the reference fluid into the cavity of the sensing element 2. For this, the walls of the respective resonators should be provided with small (non-radiating) openings.
Приведем оценки значений резонансной частоты f электромагнитных волн для отрезков длинной линии - чувствительных элементов 1 и 2. Данная конструкция отрезка длинной линии имеет электрическую длину, в k раз (k=2, 3, …) большую реальной длины каждого его участка, а его габариты (в данном случае длина) существенно меньше по сравнению с длиной прямого отрезка коаксиальной линии. Так, если исходный четвертьволновый отрезок линии имеет длину l=5 см, то для него f=1,5 ГГц, а при l=2,5 см имеем f=3 ГГц. При наличии пяти участков зигзагообразной линии, обеспечиваемых наличием четырех вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов, с длиной каждого участка l=2,5 см, электрическая длина такого отрезка линии становится равной 12,5 см и, следовательно, f=0,6 ГГц. Данная частота ВЧ-диапазона значительно меньше критической частоты возбуждения волн высших типов, т.е. обеспечен одномодовый режим возбуждения в отрезке длинной линии колебаний только основного типа ТЕМ. Итак, за счет обеспечения зигзагообразного пути распространения электромагнитных волн в отрезке длинной линии его габариты (длина) существенно уменьшаются путем выбора числа изгибов исходного отрезка линии (т.е. числа металлических цилиндров в конструкции датчика). При заполнении чувствительных элементов 1 и 2, соответственно, контролируемой и эталонной жидкостями значения соответствующих резонансных частот f1 и f2 еще более снижаются.We give estimates of the values of the resonant frequency f of electromagnetic waves for segments of a long line — sensitive elements 1 and 2. This design of a segment of a long line has an electric length k times (k = 2, 3, ...) greater than the real length of each section, and its dimensions (in this case, the length) is significantly less than the length of a straight segment of the coaxial line. So, if the initial quarter-wave segment of the line has a length l = 5 cm, then for it f = 1.5 GHz, and for l = 2.5 cm we have f = 3 GHz. In the presence of five sections of a zigzag line, provided by the presence of four metal cylinders inserted one into the other, alternately short-circuited and open at one of their ends, with a length of each section l = 2.5 cm, the electric length of such a section of the line becomes 12.5 cm and therefore f = 0.6 GHz. This frequency of the high-frequency range is much less than the critical frequency of excitation of higher types of waves, i.e. a single-mode excitation mode is provided in a segment of a long oscillation line of only the main TEM type. So, by providing a zigzag path of propagation of electromagnetic waves in a long line segment, its dimensions (length) are significantly reduced by choosing the number of bends of the original line segment (i.e., the number of metal cylinders in the sensor design). When filling the sensitive elements 1 and 2, respectively, of the controlled and reference liquids, the values of the corresponding resonant frequencies f 1 and f 2 are further reduced.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокоточное определение локальных значений физических свойств различных жидкостей и при наличии весьма неравномерного характера изменения их электрофизических свойств по объему резервуара с контролируемой жидкостью. Его, в частности, целесообразно применять при наличии различных дестабилизирующих факторов, в частности, изменений температуры, имеющих разное значение (градиент) в контролируемой области.Thus, the proposed device provides high-precision determination of local values of the physical properties of various liquids and in the presence of a very uneven nature of the change in their electrophysical properties in the volume of the reservoir with the controlled fluid. 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)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013155495/07A RU2534747C1 (en) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Measuring device of physical properties of liquid contained in tank |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013155495/07A RU2534747C1 (en) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Measuring device of physical properties of liquid contained in tank |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2534747C1 true RU2534747C1 (en) | 2014-12-10 |
Family
ID=53285623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013155495/07A RU2534747C1 (en) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Measuring device of physical properties of liquid contained in tank |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534747C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621271C2 (en) * | 2015-01-12 | 2017-06-01 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for investigation of hydro-physical characteristics and properties of fluids and method of its application |
| RU2626409C1 (en) * | 2016-09-22 | 2017-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of measuring physical properties of liquid |
| RU2760641C1 (en) * | 2021-04-12 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Fluid physical properties metre |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221255A (en) * | 1988-03-25 | 1990-01-24 | L'oreal Sa | Moisture content measuring apparatus |
| RU2108567C1 (en) * | 1996-04-04 | 1998-04-10 | Александр Георгиевич Гречко | Gear measuring continuity of flows of cryoproducts |
| EP0902276A2 (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Microwave type concentration measuring apparatus |
| RU2275620C2 (en) * | 2004-03-30 | 2006-04-27 | Михаил Вениаминович Жиров | Device for measuring physical properties of liquid |
| RU2426099C1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет технологий и управления" | Device for determination of concentration of substances mixture |
-
2013
- 2013-12-13 RU RU2013155495/07A patent/RU2534747C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221255A (en) * | 1988-03-25 | 1990-01-24 | L'oreal Sa | Moisture content measuring apparatus |
| RU2108567C1 (en) * | 1996-04-04 | 1998-04-10 | Александр Георгиевич Гречко | Gear measuring continuity of flows of cryoproducts |
| EP0902276A2 (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Microwave type concentration measuring apparatus |
| RU2275620C2 (en) * | 2004-03-30 | 2006-04-27 | Михаил Вениаминович Жиров | Device for measuring physical properties of liquid |
| RU2426099C1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет технологий и управления" | Device for determination of concentration of substances mixture |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621271C2 (en) * | 2015-01-12 | 2017-06-01 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for investigation of hydro-physical characteristics and properties of fluids and method of its application |
| RU2626409C1 (en) * | 2016-09-22 | 2017-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of measuring physical properties of liquid |
| RU2760641C1 (en) * | 2021-04-12 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Fluid physical properties metre |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111856148B (en) | High-sensitivity microwave sensor for measuring dielectric constant of liquid | |
| RU2626409C1 (en) | Method of measuring physical properties of liquid | |
| RU2473889C1 (en) | Method of measuring physical quantity | |
| US9366613B2 (en) | Matrix permitivity determination | |
| RU2534747C1 (en) | Measuring device of physical properties of liquid contained in tank | |
| RU2647182C1 (en) | Method of measuring the position of the border of the section of the two environments in the tank | |
| RU2285913C1 (en) | Device for measuring physical properties of liquid | |
| RU2426099C1 (en) | Device for determination of concentration of substances mixture | |
| RU2473052C1 (en) | Device for measuring level of dielectric liquid in container | |
| RU2706455C1 (en) | Method of measuring interface position of two substances in a reservoir | |
| RU2698575C1 (en) | Method of measuring interface position of two substances in a reservoir | |
| RU2424508C1 (en) | Method of measuring physical properties of liquid | |
| RU2536164C1 (en) | Device to detect concentration of mixture of substances | |
| RU2551671C1 (en) | Device for measurement of physical properties of liquid | |
| RU2434229C1 (en) | Apparatus for measuring physical properties of liquids | |
| RU2752555C1 (en) | Method for determining position of interface between two liquids in tank | |
| RU2536184C1 (en) | Concentration meter | |
| RU2426076C1 (en) | Liquid level meter | |
| RU2760641C1 (en) | Fluid physical properties metre | |
| RU2620780C1 (en) | Method for determining interface position between components of three-component medium in container | |
| RU2762058C1 (en) | Device for measuring the physical properties of a dielectric liquid | |
| RU2753830C1 (en) | Method for measuring position of interface between two liquids in container | |
| RU2762069C1 (en) | Device for measuring the level of dielectric liquid in a container | |
| RU2794447C1 (en) | Device for measuring level of dielectric liquid in tank | |
| RU181064U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL PROPERTIES OF A LIQUID |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181214 |