RU2536184C1 - Concentration meter - Google Patents

Concentration meter Download PDF

Info

Publication number
RU2536184C1
RU2536184C1 RU2013125666/07A RU2013125666A RU2536184C1 RU 2536184 C1 RU2536184 C1 RU 2536184C1 RU 2013125666/07 A RU2013125666/07 A RU 2013125666/07A RU 2013125666 A RU2013125666 A RU 2013125666A RU 2536184 C1 RU2536184 C1 RU 2536184C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
section
pipeline
long line
measurement
frequency
Prior art date
Application number
RU2013125666/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013125666A (en
Inventor
Михаил Вениаминович Жиров
Александр Сергеевич Совлуков
Алла Викторовна Воробьева
Владимир Михайлович Жиров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2013125666/07A priority Critical patent/RU2536184C1/en
Publication of RU2013125666A publication Critical patent/RU2013125666A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536184C1 publication Critical patent/RU2536184C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: invention relates to a measurement technology and can be used for high-precision determination of concentration of binary mixes of various fluid matters, pumped over the pipelines. The concentration meter has a high-frequency transducer installed in the measurement section of the pipeline with pumped fluid which comprises a section of the long line with the sensitive element made a load resistance on one of its ends, located on the measurement section in some cross-section of the pipeline, and connected to its another end the unit of electromagnetic oscillations and registration of the oscillation performance of the long line section, to the output of which the first input of the evaluation unit is connected, the evaluation unit itself is connected to the indicator. It contains also the installed in the same measurement section in the same cross-section of the pipeline the ultrahigh-frequency ring resonator, connected through the devices of excitation and retrieval of oscillations, respectively, to the UHF generator and the unit of registration of resonant frequency of electromagnetic oscillations of this resonator, the second input of the evaluation unit is connected to this output.
EFFECT: higher accuracy of measurement.
3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения концентрации бинарных смесей различных жидких веществ, перекачиваемых по трубопроводам.The invention relates to measuring equipment and can be used for high-precision determination of the concentration of binary mixtures of various liquid substances pumped through pipelines.

Известны устройства для определения концентрации бинарных смесей различных жидкостей, в частности влагосодержания (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Наука, 1989. С. 168-177). Эти устройства содержат радиоволновые (ВЧ и СВЧ) чувствительные элементы в виде антенн, волноводов, длинных линий, полосковых линий, резонаторов. В частности, для измерений в трубопроводах такие устройства содержат проточные объемные резонаторы с торцевыми элементами в виде металлических поляризационных решеток, отражающих пластин, запредельных волноводов (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Наука, 1989. С. 173-174). Недостатком таких концентратомеров является невысокая точность измерения при изменении сортности контролируемых веществ, в частности базового вещества в смеси (эмульсии, растворе и др.).Known devices for determining the concentration of binary mixtures of various liquids, in particular moisture content (Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. Radio wave measurements of process parameters. M .: Nauka, 1989. P. 168-177) . These devices contain radio wave (HF and microwave) sensitive elements in the form of antennas, waveguides, long lines, strip lines, resonators. In particular, for measurements in pipelines, such devices contain flow-through volume resonators with end elements in the form of metal polarization gratings, reflecting plates, transverse waveguides (Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. Radio wave measurements of technological process parameters M.: Nauka, 1989.S. 173-174). The disadvantage of such concentrometers is the low measurement accuracy when changing the grade of controlled substances, in particular the base substance in the mixture (emulsion, solution, etc.).

Известно также техническое решение (SU 1497531, 30.07.1989), содержащее трубопровод с перекачиваемым веществом, два проточных объемных резонатора, включенных в качестве частотозадающих элементов в схемы соответствующих автогенераторов, блок вычислений и индикатор. Указанные резонаторы встроены в трубопровод на его измерительном участке последовательно. Устройство позволяет определять концентрацию (влагосодержание) вещества независимо от его сортности, являющейся функцией электрофизических параметров вещества. Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения. Обусловлено это контролем разных областей перекачиваемой жидкости, находящихся одновременно в электромагнитном поле двух проточных резонаторов, что заведомо предопределяет снижение точности измерения при изменении сортности (и, следовательно, электрофизических параметров) жидкости.A technical solution is also known (SU 1497531, 07/30/1989), containing a pipeline with a pumped substance, two flow-through volume resonators, included as frequency-setting elements in the circuits of the corresponding oscillators, a calculation unit and an indicator. These resonators are built into the pipeline in its measuring section in series. The device allows you to determine the concentration (moisture content) of a substance, regardless of its grade, which is a function of the electrophysical parameters of the substance. The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement. This is due to the control of different areas of the pumped liquid located simultaneously in the electromagnetic field of two flowing resonators, which obviously predetermines a decrease in the measurement accuracy when changing the grade (and, therefore, electrophysical parameters) of the liquid.

Известно также техническое решение (RU 2152024, 27.06.2000), содержащее описание устройства, наиболее близкого по технической сущности к предлагаемому концентратомеру и принятое в качестве прототипа. Устройство-прототип содержит первый чувствительный элемент в виде проточного объемного резонатора, установленного на измерительном участке трубопровода с перекачиваемым веществом и подключенного через элементы возбуждения и съема колебаний, соответственно, к СВЧ-генератору и блоку регистрации резонансной частоты электромагнитных колебаний этого резонатора, к выходу которого подсоединен первым входом блок вычислений, подключенный к индикатору. Оно содержит также высокочастотный измерительный преобразователь, включающий отрезок длинной линии со вторым чувствительным элементом в виде нагрузки на одном из его концов, размещенным на измерительном участке, и подключенный к его другому концу блок генерации ВЧ электромагнитных колебаний и регистрации колебательной характеристики отрезка длинной линии, к выходу которого подсоединен вторым входом блок вычислений.There is also known a technical solution (RU 2152024, 06/27/2000) containing a description of the device closest in technical essence to the proposed concentrator and adopted as a prototype. The prototype device contains the first sensitive element in the form of a flowing cavity resonator installed on the measuring section of the pipeline with the pumped substance and connected through the elements of excitation and removal of vibrations, respectively, to the microwave generator and the unit for recording the resonant frequency of electromagnetic waves of this resonator, to the output of which is connected the first input is a calculation unit connected to an indicator. It also contains a high-frequency measuring transducer, including a long line segment with a second sensitive element in the form of a load at one of its ends, located on the measuring section, and a unit for generating high-frequency electromagnetic waves and registering the vibrational characteristics of the long line segment connected to its output which is connected to the second input of the calculation unit.

Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения. Обусловлено это тем, что чувствительный элемент в виде проточного СВЧ-резонатора обеспечивает получение информации об электрофизических параметрах жидкости, которая осреднена по объему этого резонатора. Этот объем может быть относительно большим: как диаметр резонатора, обусловленный значением диаметра трубопровода, так и его длина могут составлять несколько сантиметров. В то же время другой чувствительный элемент в виде ВЧ-резонатора на основе отрезка длинной линии позволяет получать данные о локальных, менее 1 см (вблизи оконечной нагрузки отрезка длинной линии), значениях электрофизических параметров жидкости. Это заведомо предопределяет снижение точности измерения при изменении сортности (и, следовательно, электрофизических параметров) жидкости. Поэтому даже совместная функциональная обработка информативных параметров этих двух чувствительных элементов не позволяет достичь требуемой инвариантности к электрофизическим параметрам базового вещества в контролируемой бинарной смеси жидкостей.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement. This is due to the fact that a sensitive element in the form of a flowing microwave resonator provides information on the electrophysical parameters of the liquid, which is averaged over the volume of this resonator. This volume can be relatively large: both the diameter of the resonator, due to the value of the diameter of the pipeline, and its length can be several centimeters. At the same time, another sensitive element in the form of an RF resonator based on a long line segment allows obtaining data on local, less than 1 cm (near the terminal load of a long line segment), values of the electrophysical parameters of the liquid. This obviously predetermines a decrease in the measurement accuracy with a change in the grade (and, therefore, electrophysical parameters) of the liquid. Therefore, even joint functional processing of the informative parameters of these two sensitive elements does not allow us to achieve the required invariance to the electrophysical parameters of the base substance in a controlled binary mixture of liquids.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения.The technical result of the present invention is to improve the accuracy of measurement.

Технический результат в предлагаемом концентратомере достигается тем, что он содержит установленный на измерительном участке трубопровода с перекачиваемой жидкостью высокочастотный измерительный преобразователь, включающий отрезок длинной линии с первым чувствительным элементом в виде нагрузочного сопротивления на одном из его концов, размещенным на измерительном участке в некотором сечении трубопровода, и подключенный к его другому концу блок генерации электромагнитных колебаний и регистрации колебательной характеристики отрезка длинной линии, к выходу которого подсоединен первым входом блок вычислений, подключенный к индикатору, при этом он содержит также установленный на этом же измерительном участке в том же сечении трубопровода сверхвысокочастотный кольцевой резонатор, подключенный через элементы возбуждения и съема колебаний, соответственно, к СВЧ-генератору и блоку регистрации резонансной частоты электромагнитных колебаний этого резонатора, к выходу которого подключен вторым входом блок вычислений. Предлагаемый способ поясняется чертежами.The technical result in the proposed concentrator is achieved by the fact that it contains a high-frequency measuring transducer installed on the measuring section of the pipeline with the pumped liquid, including a long line segment with the first sensitive element in the form of load resistance at one of its ends, located on the measuring section in a certain section of the pipeline, and a unit for generating electromagnetic waves and registering the oscillatory characteristic of the a long line, the output of which is connected by the first input to the calculation unit connected to the indicator, while it also contains a microwave ring resonator installed on the same measuring section in the same section of the pipeline, connected through the excitation and removal elements, respectively, to the microwave the generator and the registration unit of the resonant frequency of electromagnetic waves of this resonator, the output of which is connected to the second input of the computing unit. The proposed method is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства. На фиг. 2 и фиг. 3 изображено поперечное сечение трубопровода в сечении с элементами устройства (два варианта выполнения устройства).In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device. In FIG. 2 and FIG. 3 shows a cross section of a pipeline in cross section with elements of a device (two embodiments of the device).

Здесь введены обозначения: 1 - трубопровод с перекачиваемой жидкостью, 2 - отрезок длинной линии, 3 - нагрузочное сопротивление, 4 - блок генерации ВЧ электромагнитных колебаний и регистрации колебательной характеристики отрезка длинной линии, 5 - блок вычислений, 6 - кольцевой резонатор, 7 - СВЧ-генератор, 8 - элемент возбуждения электромагнитных колебаний, 9 - элемент съема электромагнитных колебаний, 10 - блок регистрации частоты электромагнитных колебаний резонатора, 11 - индикатор, 12 и 13 - открытые торцы кольцевого резонатора, 14 и 15 - приемопередающие антенны.The notation is introduced here: 1 - pipeline with pumped liquid, 2 - long line segment, 3 - load resistance, 4 - unit for generating high-frequency electromagnetic waves and recording the vibrational characteristics of the long line section, 5 - calculation unit, 6 - ring resonator, 7 - microwave -generator, 8 - electromagnetic oscillation excitation element, 9 - electromagnetic oscillation pick-up element, 10 - resonator electromagnetic oscillation frequency registration unit, 11 - indicator, 12 and 13 - open ends of the ring resonator, 14 and 15 - transceiver general antennas.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Элементы конструкции устройства расположены на измерительном участке трубопровода 1 (фиг. 1). В ВЧ-измерительном преобразователе (первом измерительном канале), образованном отрезком длинной линии 2 с подключенным на его конце первым чувствительным элементом - нагрузочным сопротивлением (реактивной нагрузкой) 3, возбуждают электромагнитные колебания в ВЧ-диапазоне (~1-100 МГц). Для возбуждения электромагнитных колебаний в этом отрезке длинной линии и для определения одной из его колебательных характеристик, являющейся первым информативным параметром, служит блок 4.The structural elements of the device are located on the measuring section of the pipeline 1 (Fig. 1). In the RF measuring transducer (first measuring channel), formed by a segment of a long line 2 with the first sensing element connected at its end - load resistance (reactive load) 3, electromagnetic waves in the RF range (~ 1-100 MHz) are excited. Block 4 is used to excite electromagnetic waves in this segment of a long line and to determine one of its vibrational characteristics, which is the first informative parameter.

Сверхвысокочастотный (СВЧ) кольцевой резонатор (второй чувствительный элемент) может быть выполнен в виде волновода 6 с открытыми торцами 12 и 13, расположенными в диаметральной плоскости трубопровода 1 на его измерительном участке и направленными внутрь трубопровода 1 навстречу друг другу (фиг. 2). При этом в области, образуемой волноводом 6 и поперечным сечением трубопровода 1 между открытыми концами волновода 6, в котором находится контролируемая жидкость, имеет место стоячая электромагнитная волна, возбуждаемая в рассматриваемой кольцевой структуре, резонирующей последовательно одной из частот дискретной совокупности частот (спектра) в зависимости от частоты подключенного СВЧ-генератора. В этом кольцевом резонаторе, располагаемом в той же диаметральной плоскости измерительного участка трубопровода 1, что и нагрузочное сопротивление 3 первого (высокочастотного) измерительного канала, с помощью СВЧ-генератора 7 (в диапазоне частот реально ~1-50 ГГц) через элемент возбуждения колебаний 8 возбуждают электромагнитные колебания. Определение второго информативного параметра - резонансной частоты электромагнитных колебаний данного кольцевого резонатора, снимаемых с помощью элемента 9, производят с помощью блока регистрации частоты 10.An ultra-high-frequency (microwave) ring resonator (second sensitive element) can be made in the form of a waveguide 6 with open ends 12 and 13 located in the diametrical plane of the pipeline 1 at its measuring section and directed into the pipeline 1 towards each other (Fig. 2). Moreover, in the region formed by the waveguide 6 and the cross-section of the pipe 1 between the open ends of the waveguide 6, in which the controlled fluid is located, there is a standing electromagnetic wave, excited in the ring structure under consideration, resonating sequentially one of the frequencies of a discrete set of frequencies (spectrum) depending from the frequency of the connected microwave generator. In this ring resonator located in the same diametrical plane of the measuring section of the pipeline 1 as the load resistance 3 of the first (high-frequency) measuring channel, using the microwave generator 7 (in the frequency range actually ~ 1-50 GHz) through the oscillation excitation element 8 excite electromagnetic waves. The determination of the second informative parameter - the resonant frequency of electromagnetic waves of a given ring resonator, taken using element 9, is performed using the frequency registration unit 10.

В первом измерительном канале в качестве нагрузочного сопротивления отрезка длинной линии могут быть использованы электрическая емкость, индуктивность, металлический штырь. В последнем случае этот штырь может быть образован удлинением внутреннего проводника длинной линии; нагрузочное сопротивление образовано при этом данным штырем и стенкой трубопровода. Для увеличения амплитуды принимаемого сигнала, поступающего с отрезка длинной линии в блок 9, штырь может быть покрыт диэлектрической оболочкой; при этом контролируемая жидкость с произвольными электрофизическими параметрами характеризуется в отрезке длинной линии эффективной диэлектрической проницаемостью двухслойной среды (контролируемой жидкости и оболочки). В ВЧ-измерительном преобразователе, образованном отрезком длинной линии 2 с подключенным на его конце нагрузочным сопротивлением 3, возбуждают электромагнитные колебания в ВЧ-диапазоне (~1-100 МГц). Для возбуждения электромагнитных колебаний в этом отрезке длинной линии и для определения одной из его колебательных характеристик, являющейся первым информативным параметром, служит блок 4.In the first measuring channel, electrical capacitance, inductance, and a metal pin can be used as the load resistance of a section of a long line. In the latter case, this pin can be formed by lengthening the inner conductor of a long line; the load resistance is formed by this pin and the wall of the pipeline. To increase the amplitude of the received signal coming from a length of a long line to block 9, the pin can be covered with a dielectric sheath; in this case, a controlled fluid with arbitrary electrophysical parameters is characterized in a segment of a long line by the effective dielectric constant of a two-layer medium (controlled fluid and shell). In the RF measuring transducer, formed by a segment of a long line 2 with a load resistance 3 connected at its end, electromagnetic waves in the RF range (~ 1-100 MHz) are excited. Block 4 is used to excite electromagnetic waves in this segment of a long line and to determine one of its vibrational characteristics, which is the first informative parameter.

Измеренные значения обоих информативных параметров поступают с соответствующих блоков 4 и 10 на первый и второй входы блока вычислений 5, соответственно. С его выхода сигнал, полученный в результате совместного преобразования выходных сигналов блоков 4 и 10, поступает на индикатор 11. Этот сигнал соответствует высокоточному значению концентрации бинарной смеси, не зависящему от электрофизических параметров (диэлектрической проницаемости) базового вещества этой смеси, степень содержания в котором другого вещества, в частности содержания воды или иного обладающего частотной дисперсией вещества, подлежит определению.The measured values of both informative parameters come from the corresponding blocks 4 and 10 to the first and second inputs of the computing unit 5, respectively. From its output, the signal obtained as a result of the joint conversion of the output signals of blocks 4 and 10 goes to indicator 11. This signal corresponds to a high-precision value of the concentration of the binary mixture, independent of the electrophysical parameters (dielectric constant) of the base substance of this mixture, the degree of content of which is different substances, in particular the water content or other substances with a frequency dispersion of the substance, to be determined.

Взаимное расположение реактивной нагрузки 3, например штыря, отрезка длинной линии 2 и открытых торцов 12 и 13 СВЧ кольцевого резонатора на измерительном участке трубопровода 1 может быть произвольным, в частности таким, как это показано на фиг. 2. Здесь все эти элементы расположены в одном и том же диаметральном сечении измерительного участка; нагрузочное сопротивление 3 встроено в стенку трубопровода 1 (нагрузочное сопротивление - штырь 3 пропущен через изолятор в стенке трубопровода 1).The relative position of the reactive load 3, for example, a pin, a segment of a long line 2 and open ends 12 and 13 of the microwave ring resonator in the measuring section of the pipeline 1 can be arbitrary, in particular such as shown in FIG. 2. Here all these elements are located in the same diametrical section of the measuring section; load resistance 3 is built into the wall of the pipe 1 (load resistance - pin 3 is passed through an insulator in the wall of the pipe 1).

СВЧ кольцевой резонатор может иметь на концах 12 и 13 волновода 6 приемопередающие антенны 14 и 15, соответственно (фиг. 3). Эти антенны установлены в диаметральной плоскости трубопровода 1 на его измерительном участке друг напротив друга и направлены внутрь трубопровода навстречу друг другу и соединяющего их волновода 6. Такая конструкция кольцевого резонатора целесообразна при измерениях в трубопроводе достаточно большого диаметра для концентрации электромагнитной энергии в пределах узкого луча и, тем самым, повышения добротности кольцевого резонатора.The microwave ring resonator may have transceiver antennas 14 and 15 at the ends 12 and 13 of the waveguide 6, respectively (Fig. 3). These antennas are installed in the diametrical plane of the pipeline 1 on its measuring section opposite each other and are directed inside the pipeline towards each other and the waveguide 6 connecting them. Such a design of the ring resonator is suitable for measurements in the pipeline of sufficiently large diameter for the concentration of electromagnetic energy within a narrow beam and, thereby improving the quality factor of the ring resonator.

В данном устройстве, как и в других устройствах (SU 1497531, 30.07.1989; RU 2152024, 27.06.2000), принципиальную роль играет наличие частотной дисперсии диэлектрической проницаемости в используемых для измерений частотных диапазонах у хотя бы одного из веществ в их смеси (эмульсии, растворе и др.). При этом другое вещество такой дисперсией может не обладать, что характерно для многих реальных веществ, в частности нефти и нефтепродуктов. Частотной дисперсией в СВЧ-диапазоне обладают, например, вода, спирты, другие полярные жидкости. Так, у воды диэлектрическая проницаемость на частотах менее 100 МГц имеет значение около 80, а на частотах СВЧ-диапазона она значительно ниже (например, ~65 при частотах ~10 ГГц). Контролируемое вещество характеризуется диэлектрической проницаемостью ε(εв1, εв2, K), где εв1 и εв2 - значения диэлектрической проницаемости веществ (обозначено «в1» «в2»), концентрация K смеси (эмульсии, раствора и др.) которых подлежит определению. Для проведения измерений необходимо знание аналитического выражения для ε для двух используемых ВЧ и СВЧ диапазонов частот; в отсутствие такой расчетной зависимости для каких-либо контролируемых веществ она устанавливается экспериментально с последующей ее аппроксимацией соответствующим аналитическим выражением. Расчетные соотношения для конкретных контролируемых веществ приведены в техническом решении (SU 1497531, 30.07.1989).In this device, as in other devices (SU 1497531, 07/30/1989; RU 2152024, 06/27/2000), the presence of a frequency dispersion of the dielectric constant in the frequency ranges used for measuring at least one of the substances in their mixture (emulsion) plays a fundamental role , solution, etc.). However, another substance may not have such a dispersion, which is typical for many real substances, in particular oil and oil products. For example, water, alcohols, and other polar liquids possess frequency dispersion in the microwave range. So, in water the dielectric constant at frequencies less than 100 MHz has a value of about 80, and at frequencies in the microwave range it is much lower (for example, ~ 65 at frequencies of ~ 10 GHz). The controlled substance is characterized by the dielectric constant ε (ε b1 , ε b2 , K), where ε b1 and ε b2 are the values of the dielectric constant of the substances (denoted by "b1""b2"), the concentration K of the mixture (emulsion, solution, etc.) of which definition. To carry out measurements, it is necessary to know the analytical expression for ε for the two used HF and microwave frequency ranges; in the absence of such a calculated dependence for any controlled substances, it is established experimentally with its subsequent approximation by the corresponding analytical expression. The calculated ratios for specific controlled substances are given in the technical solution (SU 1497531, 07/30/1989).

В качестве информативного параметра в первом (ВЧ) измерительном канале, реализуемом на основе отрезка длинной линии 3, могут быть использованы: резонансная частота ƒ(K) электромагнитных колебаний отрезка длинной линии; входной импеданс Zвх(K) отрезка длинной линии; фазовый сдвиг Δφ(K) падающих (от генератора к нагрузке) и отраженных (от нагрузки к регистратору) электромагнитных волн.As an informative parameter in the first (HF) measuring channel, implemented on the basis of a long line segment 3, the following can be used: resonant frequency ƒ (K) of electromagnetic oscillations of a long line segment; input impedance Z I (K) of the long line segment; phase shift Δφ (K) of the incident (from the generator to the load) and reflected (from the load to the registrar) electromagnetic waves.

Осуществляя в блоке вычислений 5 совместное функциональное преобразование двух информативных параметров - одной из колебательных характеристик отрезка длинной линии 2 и резонансной частоты СВЧ кольцевом резонатора 6 и, можно определить с высокой точностью значение концентрации K независимо от электрофизических параметров (диэлектрической проницаемости) одного (базового из веществ в их смеси); это вещество может быть как неполярным диэлектриком, как это рассмотрено в прототипе, так и иметь иные электрофизические параметры. При этом решение составленной системы уравнений для зависимости ε от информативных параметров на двух рабочих частотах ВЧ и СВЧ диапазонов позволяет определить также и значение диэлектрической проницаемости самого базового вещества в смеси веществ и, следовательно, дать характеристику этому веществу, например определить его сортность.Carrying out in the block of calculations 5 a joint functional transformation of two informative parameters - one of the vibrational characteristics of the long line segment 2 and the resonant frequency of the microwave ring resonator 6 and, it is possible to determine the concentration K with high accuracy regardless of the electrophysical parameters (dielectric constant) of one (base of substances in their mixture); this substance can be either a non-polar dielectric, as described in the prototype, or have other electrophysical parameters. In this case, the solution of the compiled system of equations for the dependence of ε on informative parameters at two operating frequencies of the HF and microwave ranges also allows us to determine the dielectric constant of the base substance itself in a mixture of substances and, therefore, to characterize this substance, for example, to determine its grade.

Расположение обоих чувствительных элементов в одной и той же диаметральной плоскости измерительного участка трубопровода позволяет воспринимать информацию о концентрации бинарной смеси в одном и том же сечении трубопровода, что тем самым обеспечивает повышение точности измерений.The location of both sensitive elements in the same diametrical plane of the measuring section of the pipeline allows you to perceive information about the concentration of the binary mixture in the same section of the pipeline, thereby increasing the accuracy of measurements.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять концентрацию бинарной смеси (эмульсии, раствора и др.) с высокой точностью независимо от электрофизических параметров (диэлектрической-проницаемости) базового вещества в смеси.Thus, the proposed device allows you to determine the concentration of the binary mixture (emulsion, solution, etc.) with high accuracy regardless of the electrophysical parameters (dielectric constant) of the base substance in the mixture.

Claims (1)

Концентратомер, содержащий установленный на измерительном участке трубопровода с перекачиваемой жидкостью высокочастотный измерительный преобразователь, включающий отрезок длинной линии с чувствительным элементом в виде нагрузочного сопротивления на одном из его концов, размещенным на измерительном участке в некотором сечении трубопровода, и подключенный к его другому концу блок генерации электромагнитных колебаний и регистрации колебательной характеристики отрезка длинной линии, к выходу которого подсоединен первым входом блок вычислений, подключенный к индикатору, отличающийся тем, что он содержит также установленный на этом же измерительном участке в том же сечении трубопровода сверхвысокочастотный кольцевой резонатор, подключенный через элементы возбуждения и съема колебаний, соответственно, к СВЧ-генератору и блоку регистрации резонансной частоты электромагнитных колебаний этого резонатора, к выходу которого подключен вторым входом блок вычислений. A concentrator containing a high-frequency measuring transducer installed on a measuring section of a pipeline with pumped liquid, including a long line segment with a sensing element in the form of a load resistance at one of its ends, placed on a measuring section in a certain section of the pipeline, and an electromagnetic generation unit connected to its other end oscillations and registration of the vibrational characteristics of a segment of a long line, the output of which is connected to the first input of the unit computing, connected to the indicator, characterized in that it also contains installed in the same measuring section in the same section of the pipeline microwave ring resonator connected through the elements of excitation and removal of vibrations, respectively, to the microwave generator and the unit for recording the resonant frequency of electromagnetic oscillations of this resonator, the output of which is connected to the second input of the computing unit.
RU2013125666/07A 2013-06-04 2013-06-04 Concentration meter RU2536184C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125666/07A RU2536184C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Concentration meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125666/07A RU2536184C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Concentration meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013125666A RU2013125666A (en) 2014-12-10
RU2536184C1 true RU2536184C1 (en) 2014-12-20

Family

ID=53286275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125666/07A RU2536184C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Concentration meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536184C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629701C1 (en) * 2016-04-06 2017-08-31 Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Device for measurement of moisture content of liquid
RU2769954C1 (en) * 2021-12-01 2022-04-11 Общество с ограниченной ответственностью "НАФТА-СПЕКТР" Method for measuring moisture content in water-oil mixtures and a device for its implementation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629701C1 (en) * 2016-04-06 2017-08-31 Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Device for measurement of moisture content of liquid
RU2769954C1 (en) * 2021-12-01 2022-04-11 Общество с ограниченной ответственностью "НАФТА-СПЕКТР" Method for measuring moisture content in water-oil mixtures and a device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013125666A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2626409C1 (en) Method of measuring physical properties of liquid
RU2473889C1 (en) Method of measuring physical quantity
EP1510810A1 (en) A microwave fluid sensor and a method for using same
RU2647182C1 (en) Method of measuring the position of the border of the section of the two environments in the tank
RU2536164C1 (en) Device to detect concentration of mixture of substances
RU2536184C1 (en) Concentration meter
EP1144985B1 (en) Apparatus and method for determining dielectric properties of an electrically conductive fluid
Aftab et al. A parallel plate dielectric resonator as a wireless passive strain sensor
RU2426099C1 (en) Device for determination of concentration of substances mixture
RU2473052C1 (en) Device for measuring level of dielectric liquid in container
RU2534747C1 (en) Measuring device of physical properties of liquid contained in tank
RU2706455C1 (en) Method of measuring interface position of two substances in a reservoir
RU2650605C1 (en) Method for measuring internal diameter of metal pipe
RU2434229C1 (en) Apparatus for measuring physical properties of liquids
RU2752555C1 (en) Method for determining position of interface between two liquids in tank
RU2152024C1 (en) Concentration meter
RU2661349C1 (en) Dielectric fluid moisture content determination method
Yang et al. Research on Low Water Volume Fraction Measurement of Two-Phase Flow Based on TM 010 Mode Microwave Cavity Sensor
RU2626458C1 (en) Method of measuring physical properties of liquid
RU2691288C1 (en) Method for measuring inner diameter of metal pipe
RU2412432C1 (en) Fluid physical properties metre
RU2762058C1 (en) Device for measuring the physical properties of a dielectric liquid
RU2199731C1 (en) Device for determination of oil product humidity in pipe line
RU2659569C1 (en) Dielectric fluid moisture content measurement method
RU2164021C2 (en) Device determining concentration of mixture of various substances

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180605