SU1257409A1 - Устройство дл измерени массового расхода вещества - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить точность измерени  массового расхода вещества. Выдел емые на выходах смесителей 7 и 8 частот допле- ровские сигналы подаютс  на блок 9 разности фаз доплеровских сигналов с помощью которых измер етс  сдвиг фаз между ними. Сдвиг фаз  вл етс  функцией фиксировани  рассто ни  от передающих антенн 3 -и 4 до соответствующих им приемных антенн 5 и 6 и переменной величины диэлектрической проницаемости контролируемого вещества и функционально с ней св занной плотности вещества. Сигналы с выходов делител  12 и вычислител  13 плотности вещества, несущие информацию о величинах скорости потока и плотности вещества, поступают на вход умножител  14, в котором V производитс  вычисление искомого расхода вещества. 2 ил. i (Л го СП :а О QD

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь- Зовано в системах автоматического непрерывного контрол  и измерени  расхода веществ, содержащих неоднородности J двyxфaзньrx пеществ), в частности криопродуктов и сыпучих материалов в трубопроводах.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  массового расхода .

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства, в котором кажда  передающа  и соответствующа  ей приемна  антенны размещёнь с противоположных сторон измерительного участка трубопровод аJ на фиг. 2 - схема датчика устройства, в которой измерительный участок трубопровода выполнен н виде полого волновода, а антенны расположены вдоль волновода ..

Устройство содержит первый СВЧ- генератор 1, второй СВЧ-генератор 2 первую передагощуго антенну 3, вторую передающую антенну Д, первую приемную антенну 5, вторую приемную ан- тенну 6, первый смеситель 7 частот второй смеситель 8 частот, блок 9 разности фаз доплеровских сигналов, блок 10 статической обработки допле- ровской частоты, блок 11 статистической обработки фазы доплеровского сигнала, делитель 12, вычислитель 13 плотности вещества, умножитель 14,

Устройство работает следующим образом.

Фиксированные частоты f , и f колебаний СВЧ-генераторов 1 и 2 отличаютс  на некоторую величину д f . При зондировании потока вещества электромагнитными волнами СВЧ-диапазона на первый смеситель 7 частот поступают сигналы непосредственно с первого генератора 1 с частотой f, и прошедший через контролируемое вещество с частотой, отличающейс  от f на велнч1ту доплеровского сдвига частот:

f.

COS0, ,

где V - скорость потока; с - скорость света, i - диэлектрическа  проницаемость вещества; 0 - угол зондировани  потока. Аналогично, на второй смеситель частот поступают сигналы с второго

генератора 2 с частотой f и прошедший через пешество сиг на. т с частона величину

той, отличающейс  от

.i

cos 0 (углы зондировани 

s

5

0

5

5

0

5

0

.V

и приема 0 и0, могут быть разными).

Выдел емь;е на выходах смесителей частот 7 и 8 доплеровские сигналы подаютс  на блок 9 разности фаз доплеровских сигналов, с помощью кото- рого измер етс  сдвиг фаз между зтими сигналами. Сдвиг фазйЧд доплеровских сигналов  вл етс  функцией фиксированного рассто ни  D от передающих антенн до соответствующих им приемных антенн и переменной величины диэлектрической проницаемости контролируемого вещества и функционально с ней св занной плотности Р вещества. Эта св зь определ етс  соотношением:

(f .f )

i 12

где учтено, .что с/ /.

Таким образом. Измерение разности доплеровских. сигналов позвол ет определить величину кон- тролируемогб вещества и,следовательно , функционально с ней св занную плотность Я вещества с блоков 7 и 9 доплеровские сигналы подаютс  соответственно на блок 10 статистической обработки доплеровской частоты и блок 11 статистической обработки фазы доплеровского -сигнала.

Поскольку величина доплеровского сдвига д частоты, несуща  полезную информацию о скорости V потока , зависит также и от величины Е, в данном случае  вл ющейс  возму- щающим фактором, то дл  достижени  независимости результата измерени  V от вли ни  изменений t сигналы с выходов блоков 10 и П подаютс  на делитель 12, где осуществл етс  операци : делени  величины,пропорциональной f., на величину, пропорциональную йЧ д. В результате вычисл етс  значение скорости измер емого потока

)4.

Ь дсозе,

Дл  определени  плотности f вещества , функционально св занной с его диэлектрической проницаемостью ,сигналы с выхода блока 11 подаютс  таюке на вход блока 13, в котором по величине разности фаз информации об аналитической или экспериментальной зависи- ипсти/ () производитс  определение величины р.

v

Далее сигпплы с выходон блоков 12 и 13, несупп е информацию соответственно о величинах V иf , поступают на вход умножител  1А, в котором производитс  вычисление искомого расхода вещества согласно соотношению: .

При реализации устройства кажда  передающа  (3 и 4) и соответствующа  ей приемна  (5 и 6) антенны могут быть размещены (фиг. 1) с противоположных сторон измерительного участка 15 трубопровода 16 под углом к нему, отличным от пр мого (так как только в этом случае имеет место эффект Доплера), Измерительный участок 15 может быть изготовлен из диэлектрического материала или из металла с образованием в местах расположени  антенн герметичных диэлектрических

Возможна также реализаци  устройства (фиг. 2) на основе измерительного участка 15 трубопровода 16 в ви де полого металлического волновода; при этом кажда  передающа  (3 и 4) и соответствующа  ей приемна  (5 и 6) антенны расположены на измерительном участке 15 вдоль его длины. Дл  устранени  взаимовли ни  пары (передающа  и приемна ) антенн могут рас- полагатьс , как показано на фиг. 2, в различных област х трубопровода 16 (измерительного участка 15). В данном случае антенны могут представл ть собой металлические штырь или петлю, а также щель св зи с другим волноводом и позвол ют возбуждать в этом волноводе электромагнитные волны и принимать их. Одно из преимуществ предлагаемой конструкции - возможность получени  осред- ненной по сечению волновода информации о параметрах потока веществ, так как в данном случае электромагнитна  волна принципиально распростран етс  по всему сечению волновода . (измерительного участка 15),а не в пределах диаграмм направленно- сти антенн, как это имеет место в варианте по фиг. 1.

74П94

Таким образом, изобретение обеспечивает уменьшение погрешности измерени  в результате проведени  измерений на фиксированных частотах и отсутстви  необходимости в проведении нестабильной частотной модул ции зондирующих электромагнитных

волн.

Claims (1)

1. О Формула из обретени 

   15

   20

   5

   25 jO . Q

   0

   5

   Устройство дл  измерени  массового расхода вещества, содержащее передающую и приемную антенны, расположенные на измерительном участке трубопровода с противоположных сторон относительно продольного сечени , СВЧ-генератор, подключен - ный к передающей антенне и первому входу смесител  частот, второй вход которого соединен с приемной антенной , а также вычислитель плотности вещества и делитель, выходы которых соединены соответственно с первым и BTopbiM входами умножител , выход которого  вл етс  выходом устройства, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  погрешности измерени , в него введены втора  передающа  и втора  приемна  антенны, расположенные на измерительном участке трубопровода, последовательно вдоль его длины, второй СВЧ-генератор , соединенный с второй передающей антенной и первым входом второго смесител  частот, второй вход ко- . торого соединен с второй приемкой антенной, а также блоки статистической обработки доплеровской частоты и фазы доплеровского сигнала и блок разности фаз доплеровских сигналов, подключенный своими двум  входами к выходам первого и второго смесителей частот, а выходом чере блок статистической обработки фазы доплеровского сигнала - к входу вычислител  плотности и к первому входу делител , подключенного своим вторьтм входом к выходу блока статистической обработки доплеровской частоты. Причем вход последнего соединен с выходом первого смесител  частот.

   Фиг.2