SU1476317A1 - Method of measuring level of liquid metal - Google Patents

Method of measuring level of liquid metal Download PDF

Info

Publication number
SU1476317A1
SU1476317A1 SU864111271A SU4111271A SU1476317A1 SU 1476317 A1 SU1476317 A1 SU 1476317A1 SU 864111271 A SU864111271 A SU 864111271A SU 4111271 A SU4111271 A SU 4111271A SU 1476317 A1 SU1476317 A1 SU 1476317A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
liquid metal
oscillations
level
resonator
metal
Prior art date
Application number
SU864111271A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Совлуков
Original Assignee
Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики)
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 Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики) filed Critical Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики)
Priority to SU864111271A priority Critical patent/SU1476317A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1476317A1 publication Critical patent/SU1476317A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

Изобретение может найти применение в металлургии дл  бесконтактного измерени  уровн  жидкого металла в ковшах, изложницах, кристаллизаторах и др. Цель - расширение области функционального применени  за счет обеспечени  возможности измерени  уровн  жидкого металла в емкост х различных типоразмеров и назначени . Способ заключаетс  в образовании открытого СВЧ-резонатора, одним из зеркал которого  вл етс  поверхность 1 жидкого металла в емкости, а другим - располагаемое над этой поверхностью металлическое зеркало 2. Уровень жидкого металла определ ют по числу продольных типов колебаний, возбуждаемых в открытом резонаторе при девиации частоты возбуждающих эти колебани  электромагнитных волн в фиксированном диапазоне частот. 3 ил.The invention can be applied in metallurgy for contactless measurement of the level of a liquid metal in ladles, molds, molds, etc. The goal is to expand the functional area by making it possible to measure the level of a liquid metal in containers of various sizes and purposes. The method consists in forming an open microwave resonator, one of the mirrors of which is the surface 1 of the liquid metal in the tank, and the other is the metal mirror 2 located above this surface. The level of the liquid metal is determined by the number of longitudinal oscillations excited in the open resonator during deviation frequencies of electromagnetic waves exciting these oscillations in a fixed frequency range. 3 il.

Description

Фиг.11

Изобретение относитс  к металлургии и измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  уровн  электропроводного вещества в различных технологических емкост х металлургического производства , например в кристаллизаторах установок непрерывной разливки черных и цветных металлов, в изложницах, ковшах и др.The invention relates to metallurgy and measurement technology and can be used to measure the level of an electrically conductive substance in various process vessels of metallurgical production, for example, in crystallizers of continuous casting plants for ferrous and non-ferrous metals, in molds, ladles, etc.

Цель изобретени  - расширение области применени  за счет обеспечени  возможности измерени  уровн  жидкого металла в открытых емкост х.The purpose of the invention is to expand the field of application by making it possible to measure the level of a liquid metal in open containers.

На фиг. 1 изображен открытый СВЧ- резонатор; на фиг. 2 - график зависимости числа возбуждаемых продольных типов колебаний от уровн  дл  различных диапазонов длин волн; на фиг. 3 - функциональна  схема устройства, реализующего способ.FIG. 1 shows an open microwave resonator; in fig. 2 is a graph of the number of excited longitudinal modes of vibration versus level for various wavelength ranges; in fig. 3 is a functional diagram of the device implementing the method.

Дл  измерени  уровн  предложенным способом организуют открытый СВЧ-резо- натор, содержащий два отражающих металлических зеркала (фиг. 1). В качестве одного из зеркал используют поверхность 1 жидкого металла в емкости, рассто ние до которой необходимо определ ть, а в качестве другого - специальный отражатель - вогнутое зеркало 2 (фиг. 1) или плоское диаметром 20-30 см. В таком открытом резонаторе могут существовать высокодобротные колебани , а электромагнитна  энерги  сконцентрирована в виде узкого пучка в области, показанной на фиг. 1 пунктиром (эта область заштрихована).To measure the level of the proposed method, an open microwave resonator containing two reflective metal mirrors is arranged (Fig. 1). As one of the mirrors, the surface 1 of the liquid metal in the tank is used, the distance to which must be determined, and the other is a special reflector - a concave mirror 2 (Fig. 1) or flat with a diameter of 20-30 cm. In such an open resonator high-Q oscillations exist, and electromagnetic energy is concentrated in the form of a narrow beam in the region shown in FIG. 1 dotted line (this area is shaded).

Резонансные частоты колебаний резонатора при плоских зеркалах выражаютс  формулой.The resonant vibration frequencies of a resonator with flat mirrors are expressed by the formula.

Ј Ч 1 2-3 (1)Ј P 1 2-3 (1)

где / - рассто ние между зеркалами;where / is the distance between the mirrors;

q - номер продольного типа колебанийq - number of longitudinal type of oscillations

(гармоники); С - скорость света; е, ц - диэлектрическа  и магнитна  проницаемости вещества в пространстве между зеркалами.(harmonics); C is the speed of light; e, c is the dielectric and magnetic permeability of the substance in the space between the mirrors.

Соответствующие этим частотам длины волн определ ютс  формулойThe wavelengths corresponding to these frequencies are determined by the formula

(,2,3...)(2,3 ...)

(2) 45(2) 45

В случае резонатора, состо щего из плоского (поверхность жидкого металла в рассматриваемом способе) и вогнутого зеркал длины волн возбуждаемых в резонаторе колебаний выражаютс  по зависимостиIn the case of a resonator consisting of a flat (liquid metal surface in the method under consideration) and a concave mirror, the wavelengths of the oscillations excited in the resonator are expressed as:

2F2F

. ,./р (, 2, 3...), (3). . / r (, 2, 3 ...), (3)

9+ -arcsmy//./9+ -arcsmy //./

где R - радиус кривизны вогнутого зеркала.where R is the radius of curvature of the concave mirror.

При членом l/narcsiny д- в знаменателе правой части формулы (3) можно пренебречь, т. е. формула (3) совпадает сWhen the term l / narcsiny d- in the denominator of the right side of the formula (3) can be neglected, that is, the formula (3) coincides with

формулой (2), соответствующей резонатору с плоскими зеркалами. Условие легко выполн етс  на практике, поскольку обычно . В то же врем  наличие вогнутого зеркала в резонаторе предпочтительнее, чем плоского, так как такой резонатор на практике менее чувствителен к перекосам зеркал и требует менее точной юстировки.formula (2), corresponding to the resonator with flat mirrors. The condition is easily implemented in practice, as is usual. At the same time, the presence of a concave mirror in the resonator is preferable to a flat one, since such a resonator is less sensitive in practice to the distortions of the mirrors and requires less accurate alignment.

Из формул (1) и (3) при видно, что спектр колебаний резонатора на продольных типах ТЕМ сод  вл етс  эквидистантным. При этом рассто ние между соседними резонансными импульсами по частотной оси может служить единичной мерой определ емого рассто ни .It can be seen from formulas (1) and (3) that the oscillation spectrum of the resonator on longitudinal types TEM sod is equidistant. In this case, the distance between adjacent resonant pulses along the frequency axis can serve as a single measure of the determined distance.

В качестве информативного параметра при значительном диапазоне изменени  рассто ни  (большим половины длины волны) до поверхности жидкого металла может быть использовано число N собственных колебаний резонатора, возбуждаемых в диапазоне частот Af /2-/i, где f и /2 - нижнее и верхнее значени  измен ющейс  частоты генератора возбуждающего колебани  в резонаторе , которое определ етс  по зависимостиAs an informative parameter with a significant range of variation of the distance (greater than half the wavelength) to the surface of the liquid metal, the number N of natural oscillations of the resonator can be used, excited in the frequency range Af / 2- / i, where f and / 2 are the lower and upper values variable oscillator frequency of the exciting oscillations in the resonator, which is determined by the dependence

(4)(four)

NsJ±vVLNsJ ± vVL

Формула (4) непосредственно вытекает из формулы (1) дл  резонансных (собственных ) частот колебаний резонатора и может быть записана в видеFormula (4) follows directly from formula (1) for resonant (natural) frequencies of resonator oscillations and can be written as

1one

- jr)l, Л2- jr) l, L2

(5)(five)

где К и А, 2 - граничные значени  длины волны , соответствующие частотам /i и /2.where K and A, 2 are the boundary values of the wavelength corresponding to the frequencies i and / 2.

Оценим величину N в зависимости от изменени  измер емого рассто ни  / до поверхности контролируемой среды. Эта величина зависит от девиации частоты генератора в рабочем диапазоне частот f, /2, т. е. длин волн А.2, К. График зависимости N (/) при изменении / в пределах 0+1000 мм дл  различных диапазонов А,з, ч приведен на фиг. 2.Let us estimate the value of N depending on the change in the measured distance / to the surface of the controlled medium. This value depends on the oscillator frequency deviation in the working frequency range f, / 2, i.e., A.2, K wavelengths. The graph of N (/) as / varies within 0 + 1000 mm for different ranges A, C, H is shown in FIG. 2

Погрешность измерени  рассто ни  (уровн ) А/ св зана с погрешностью в определении N соотношениемThe error in measuring the distance (level) A / is related to the error in determining N by

00

5five

2(i/A.,-iA2y(6)2 (i / A., - iA2y (6)

При величина А/ соответствует погрешности (шагу) дискретного отсчета величины измер емого уровн  A/I.When the value A / corresponds to the error (step) of a discrete reading of the value of the measured level A / I.

При А, мм, мм имеем шаг дискретного отсчета уровн  A/i 4 мм, что соответствует относительной погрешности 8 0,4% дл  измер емого диапазона + 1000 мм. При мм, A. мм находим мм, , при MM, KI 4 мм будем иметь мм, ,2%,With A, mm, mm, we have a discrete reference step of A / i level of 4 mm, which corresponds to a relative error of 8 0.4% for the measured range of + 1000 mm. With mm, A. mm, we find mm,, with MM, KI 4 mm, we will have mm,, 2%,

а при мм, А, мм получим Л/1 1 мм, ,1% и т. д.and at mm, A, mm we get L / 1 1 mm,, 1%, etc.

Эти данные показывают, что выбором девиации рабочей длины (частоты) генератора можно значительно вли ть на точность дискретного измерени  уровн  и получить большую с практической точки зрени  ее величину.These data show that the choice of the deviation of the working length (frequency) of the generator can significantly affect the accuracy of the discrete level measurement and obtain a larger value from a practical point of view.

На фиг. 3 приведена функциональна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ, где 1 - поверхность жидкого металла, 2 - металлическое зеркало, 3 - генератор частотно-модулированных колебаний , 4 - вентиль, 5, 6, 7 - волноводы, 8 - детектор, 9 - усилитель, 10 - счетчик резонансных импульсов.FIG. 3 shows a functional diagram of a device implementing the proposed method, where 1 is the surface of a liquid metal, 2 is a metal mirror, 3 is a generator of frequency-modulated oscillations, 4 is a valve, 5, 6, 7 are waveguides, 8 is a detector, 9 is an amplifier, 10 - counter resonant pulses.

Способ осуществл етс  следующим образом .The method is carried out as follows.

Электромагнитные колебани  СВЧ-гене- ратора частотно-модулированных колебаний 3 поступают по волноводу 5 через вентиль 4 (разв зывающее устройство, преп тствующее распространению волн в обратном направлении - от нагрузки (резонатора ) к генератору) на открытый резонатор, образованный вогнутым металлическим зеркалом 2 и поверхностью жидкого металла 1. Колебани  в резонаторе возбуждаютс  открытым концом волновода 6 через небольшое отверстие в центре зеркала; так же осуществл етс  съем колебаний, которые по волноводу 7 поступают на детектор 8 и далее на усилитель 9 и счетчик 10 числа детектируемых резонансных импульсов. При совпадении измен ющейс  частоты генератора с час0Electromagnetic oscillations of the microwave generator of frequency-modulated oscillations 3 are transmitted through waveguide 5 through valve 4 (an unwinding device preventing the propagation of waves in the opposite direction — from the load (resonator) to the generator) to the open resonator formed by a concave metal mirror 2 and the surface of the liquid metal 1. The oscillations in the resonator are excited by the open end of the waveguide 6 through a small hole in the center of the mirror; Oscillations are also collected, which are transmitted to the detector 8 and then to the amplifier 9 and the counter 10 of the number of detected resonant pulses through the waveguide 7. If the alternating frequency of the generator coincides with the clock

5five

00

5five

00

тотой какого-либо типа продольных колебаний в резонаторе возбуждаютс  колебани  этого типа; при этом детектором 8 выдел етс  соответствующий резонансный импульс, который после усилени  поступает в качестве счетной единицы на счетчик 10.Tota of any type of longitudinal oscillations in the resonator, oscillations of this type are excited; the detector 8 extracts the corresponding resonant pulse, which, after amplification, enters the counter 10 as the counting unit.

В зависимости от условий измерени  (диапазона измерени , допустимой погрешности ) рабочие длины волн могут находитьс  в сантиметровом или миллиметровом диапазоне длин волн.Depending on the measurement conditions (measurement range, permissible error), the working wavelengths may be in the centimeter or millimeter wavelength range.

Отметим, что металлическое зеркало 2 резонатора может быть изготовлено из латуни , алюмини , стали и др. с последующей полировкой. Дл  облегчени  конструкции вместо сплошного металлического зеркала может быть применена металлическа  решетка или зеркало с перфорацией (отверсти ми) по его поверхности; это не ухудшает функциональные свойства открытого резонатора.Note that the metal mirror 2 of the resonator can be made of brass, aluminum, steel, etc., followed by polishing. To facilitate construction, instead of a solid metal mirror, a metal grill or perforated mirror (holes) along its surface can be applied; This does not impair the functional properties of an open resonator.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ измерени  уровн  жидкого металла , заключающийс  в возбуждении СВЧ электромагнитных колебаний в фиксированном диапазоне частот над поверхностью металла и подсчете числа типов возбуждаемых колебаний, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  путем использовани  дл  измерений в открытых емкост х, колебани  возбуждают над поверхностью жидкого металла по нормали к ней, а в качестве счетных используют продольные типы возбуждаемых колебаний.A method of measuring the level of a liquid metal, which involves exciting microwave oscillations in a fixed frequency range above the metal surface and counting the number of types of excited oscillations, characterized in that, in order to expand the scope of application by using measurements in open containers, the oscillations excite above the surface of the liquid metal normal to it, and as the counting use longitudinal types of excited oscillations. 200 400 600 800 1000 Ј,мм Фиг. 2200 400 600 800 1000 Ј, mm FIG. 2 , 2 lMMtbt-lMM tf- Л, Ч мм, 2 2f1M Д 6- А, 8мм, 2 Чмм й Чмм г - / 60мм, Л2 3QMM 0мм, 2 lMMtbt-lMM tf-L, H mm, 2 2f1M D 6-A, 8mm, 2 Chmm nd Chmm g - / 60mm, L2 3QMM 0mm С5C5 ХХ X //// / ///////////хXX X //// / ///////// х Фиг. 5FIG. five
SU864111271A 1986-06-23 1986-06-23 Method of measuring level of liquid metal SU1476317A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864111271A SU1476317A1 (en) 1986-06-23 1986-06-23 Method of measuring level of liquid metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864111271A SU1476317A1 (en) 1986-06-23 1986-06-23 Method of measuring level of liquid metal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1476317A1 true SU1476317A1 (en) 1989-04-30

Family

ID=21254210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864111271A SU1476317A1 (en) 1986-06-23 1986-06-23 Method of measuring level of liquid metal

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1476317A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550766C1 (en) * 2013-11-29 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method of determination of level of liquid metal in process vessel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 3540275, кл. 73-290, опублик. 1970. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550766C1 (en) * 2013-11-29 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method of determination of level of liquid metal in process vessel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4240745A (en) Imagery with constant range lines
US5502558A (en) Laser doppler velocimeter
SU1476317A1 (en) Method of measuring level of liquid metal
RU2037141C1 (en) Method and device for contact-free measuring of length of waveguide
SU1257409A1 (en) Device for measuring mass flow rate of substance
RU2706453C1 (en) Automatic tuning method for measuring a low level of a substance
RU1778543C (en) Device for measuring level of substance
RU2120610C1 (en) Gear measuring level of molten metal
Nakajima et al. An improved apparatus for measuring complex viscosity of dilute polymer solutions at frequencies from 2 to 500 kHz
RU2550766C1 (en) Method of determination of level of liquid metal in process vessel
RU2120606C1 (en) Method for determining tightness of sealed cans
SU1317285A1 (en) Device for measuring level of substance
RU2629706C1 (en) Method of measuring level of substance in capacity
SU1679185A1 (en) Method and sensor for measuring thickness of metal sheets
SU1638558A1 (en) Dielectric fluid level meter
US4771231A (en) Microwave oscillator with optical readout of resonance phenomena
SU1193462A1 (en) Arrangement for measuring thickness of metal shheet
SU1589220A1 (en) Method of checking parameters of dielectrics having cylindrical shape
RU2048674C1 (en) Small distances sensor
SU1142731A1 (en) Measuring system having three-mirror laser-interferometer
SU1741033A1 (en) Method for measuring physical parameters of object
SU1689866A1 (en) Device for uhf power measurement
SU1180708A1 (en) Method of measuring ultrasound phase velocity
SU673934A1 (en) Method of measuring dielectric constant and loss angle of high-quality dielectrics
SU363940A1 (en) ALL-UNION