SU1688157A1 - Способ измерени физических свойств вещества в трубопроводе и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть применено дл  бесконтактного измерени  физических свойств веществ, перемещаемых по трубопроводам. Цель изобретени  повышение точности измерени . Способ заключаетс  в проведении многократного последовательного зондировани  вещества в потоке в поперечном к нему направлении под разными углами и измерении параметров волн по завершении процесса зондировани . Устройство, реализующее данный способ измерени , представл ет собой резонатор, содержащий К нар (гдк К 1,2...), состо щих кажда  из приемной антенны и соответствующей ей передающей антеч- ны 2, расположенных на трубопроводе 1 диаметрально противоположно в поперечной к нему плоскости со смещением по угловой координате. Информативным параметром служит собственна  (резонансна ) частота электромагнитных колебаний такого резонаторе. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. S

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано дл  измерени  физических свойств веществ, перекачиваемых в трубопроводах.

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг, 1 приведена схема осуществ-1 лени  способа измерени  физических свойств вещества в трубопроводе; на фиг. 2 - структурна  схема устройства , реализующего способ измерени  физических свойств вещества в трубопроводе; на Ьиг« 3 - схема устройства дл  осуществлени  способа измерени  Физических свойств вещества в трубопроводе по п, 2 формулы изобретени .

Устройство, реализующее способ измерени  Лизических свойств вещества в трубопроводе, включает размещенные на трубопроводе 1 К пар передающих антенн и приемных антенн, причем к входу передающей антенны 2 первой пары подключен генератор 5, а выход приемной антенны К-и пары подключен к входу регистратора 6. При этом выход приемной антенны 3 (1-1)й пары подключен к входу передающей антенны, i-й пары 2 (i 2,3...К) с помощью тракта 4. Устройство дл  осуществлени  способа измерени  Физических свойств вещества в трубопроводе по- п.2 Формулы изобретени  (см0 фиг, 3) аналогично по построению устройству,

О5

00 00

сд KJ

реализующему способ нз ерени  фичи- чееких свойств вещества в трубопроводу , за исключенном того, что выход приемной антенны К-и пары подсоединен к входу передающей антэкны первой пары. При этом генератор j и регистратор 6 в состав датчпгп не вход .гг.

Сущность способа измерени  сЪизи- ческих свойств вецостиг п трубопро- воде заключаетс  в следующем.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе осуществл етс  многократное последовательное зондирование вещества в потоке принимаемыми волна- ми под разными углами в поперечной к потоку плоскости. На dnr0 1 показано схематично такое зондирование, осуществл емое в одном ( TJM же поперечном сечении труболровсда. Б частное- тй, зондирование может быть осуществлено под одинаковыми углами T/k, где k - 1 1,2„.. - с.исло зондиро- в аний.

Предлагаемое многог ратное зондиро-- Еание означает Фактически удлинение Е К раз длины пути,, проходимого вол- ьами в контролируемом веществе, Если с - диаметр трубопровода, то волны теперь проход т в поперечном к пото-- ку направлени  путь длиной d K kd, что в соответствующее число раз увеличивает степень изменени  информативных параметров.

При этом имеют место следующие преимущества: значительно снижено чис- ло ьеконтролпруемык сЗластей в поперечном сечении, что позвол ет получить более точную усредненную информацию о физических свойствах, осуще- ОТЕЛЯЮТСЯ такие мчогсзендовые измерени  в узлом слое поперечного сечени  трубопровода, толщинь которого определ етс  диаграммой направленности антенн.

Поскольку скорость ьо-jH (электромагнитных , акустичесьих) почти всегда на практике значительно больше скорости потока, такое многократное последовательное зондирование позвол ет получить информацию п текущем (мгновенном ) значении интересующего параметра в контролируемом сечении.

Ра Фиг „ 2 приведена схема устройства , реализующего данный способ. Здесь вещество, перемещаемое по трубопроводу 1 5зондируют многократно и последовательно с применением К тлр,,2,.., передающей 2 и соетз гсгкующей ей

приемной 3 антенн. Кажда  предыдуща  приемна  антенна соединена с последующей передающей антенной с помощью воп новода 4. Дл  возбуждени  зондирующих поток волн служит генератор 5. Принимаемые после многократного зондировани  волны с приемной антенны 3 К-й пары поступают на регистратор 6. В зависимости от выбранного информативного параметра (амплитуды, (Ьазы и др) этот регистратор содержит необходимые дл  выделени  полезной информации блоки Например, при измерени  амплитуды принимаемой волны выход приемной антенны 3 К-й пары подключаетс  к детектору , а затем сигнал с выхода детектора поступает на индикатор измер емого параметра При измерении волны регистратор 6 содержит Фазовый детектор, один из двух входов которог подсоединен к выходу антенны К-й пары а другой - к выходу генератора 5; так осуществл етс  определение относительного измерени  фазы волны в зависимости от величины измер емого параметра„

Увеличение чувствительности информативных параметров в предлагаемом способе по сравнению с прототипом, которое в конечном счете также (нар ду с многократным поперечным зондированием )  вл етс  фактором, способствующим повышению точности измерени , следует и из рассмотрени  аналитических соотношений. Рассмотрим выражение дл  информативного параметра в случае амплитудных и фазовых измерений.

При амплитудных измерени х измер емым параметром  вл етс  изменение величины принимаемого сигнала. Так, при измерени х влажности вещества выходным сигналом может служить затухание N, выраженное в децибелах

N 8,686ciBWpy d + | г| , (1)

где JFJ - модуль коэффициента отражении поверхности раздела антенна - контролируемое вещество ;

W - влажность вещества; d - толщина сло  вещества, тсе. в данном случае диаметр трубопровода;

Y - эмпирическа  константа,учитывающа  структуру вещества;

Р - плотность т-пажного вещества; Cxi Б коэФйшииент затухани  воды.

S16

Отсюда видна пр мопропорционапьна  зависимость величины N от толщины просвечиваемого сло  вещества. При проведении k зондирований, т.е„ при прохождении волнами пути длиной kd соответственно увеличиваетс  величина N; имеет место увеличение чувствительности в k раз по сравнению с прототипом (k 1)

Устройство дл  осуществлени  способа измерени  физических свойств вещества в трубопроводе работает следующим образом (см. Фиг. 3). Излучаемые антенной 2 первой пары волны поступают на соответствующую приемную антенну 3, откуда по волноводу 4 равл ютс  на переданную антенну 2 второй пары и излучаютс  этой антенно в сторону приемной антенны 3. Така  операци  зондировани  потока последовательно проводитс  k раз. Особенностью данной схемы по сравнению со схемой на фиг. 2  вл етс  образование резонатора, дл  чего выход приемной антенны 3 К-й пары соединен с входом передающей антенны 2 первой пары. Таким образом синтезирован резонатор, в котором колебани  возбуждены в попе

чакший излучение электромагнитной воины из точки,нежащей на pnvrpemrnn поверхности трубопровода, ннаправлении перпендикул рном продол)от оси провода,прием электромаГНИТЕ гм полны в диаметрально противоположной точке исследуемого сечени  трубопровода, измерение параметров прин того сигнала , по которым суд т о Физических свойствах вещества, отличающийс  тем, что, с целью повыше

ни  точности, прин тый сигнап передают по тракту в соседнюю ТОЧКУ исследуемого сечени  трубопровода, отсто щую от точки приема на угол Т/К, переизлучают его Б направлении оси трубопровода в его исследуемом сечении , принимают переизлучекный сигнал в диаметрально противоположной точке исследуемого сечени  трубопровода, повтор ют цикл передачи сигнала в соседнюю точку исследуемого сечени  трубопровода, переизлучени  его и приема К раз, а измерение параметров прин того сигнала выполн ют дл  К-го приема сигнала, где К - число пар точек излучени  и приема.

2. Устройство дл  измерени  физи

речной к направлению потока плоскости зо ческих свойств вещества в трубопрово- и производитс  многократное зондирова- де, включающее отрезок трубы в котором ние потока в этой плоскости сто чими размещены передающа  и приемна  антен- или бегущими волнами. При образовании ны в диаметрально противоположных резонатора, в зависимости от схемы точках в сечении отрезка трубы, пер- его возбуждени , возможны режимы сто- пендикул рно его продольной оси,

 чих и бегущих волн, в первом случае кажда  из антенн 2 и 3 каждой из пар  вл етс  приемно-передающей, во втором случае пор док прохождени  волн при многократном зондировании такой же, как и описанный выше „ Информативным параметром в данном случае может служить собственна  частота колебаний такого синтезированного резонатора

причем оси передающей и приемной антенн перпендикул рны продоллгой оси трубопровода, а передающа  и приемнай антенны размещены на внутренней по- 40 верхности отрезка трубопровода, вход , передающей антенны  вл етс  входом дл  подключени  генератора, а выход приемной антенны  вл етс  выходом дл 

подключени  приемника, отличаю- Таким образом, изобретение позвол -дз Щ е е с   тем, что, с целью повыше- ет проводить высокоточные измерени  ни  точности, в него введены дополнительно (К-1) пар передающей и приемной антенн, размещенных в одной плоскости с первой парой передающей и прйсвойств веществ, перемещаемых по трубопроводам . Они могут быть реализованы также при использовании акустических волн различных диапазонов час- 50 емной антенн, перпендикул рной оси

Claims (1)

1. Способ измерени  физических свойств вегества в трубопроводе, вклю-

причем оси передающей и приемной антенн перпендикул рны продоллгой оси трубопровода, а передающа  и приемнай антенны размещены на внутренней по- 40 верхности отрезка трубопровода, вход , передающей антенны  вл етс  входом дл  подключени  генератора, а выход приемной антенны  вл етс  выходом дл 

отрезка трубы, причем в 1-й паре передающа  и приемна  антенны расположены в диаметрально противоположных, точках поперечного сечени  отрезка тРУбы на его внутренней поверхности под углом М; n (i-l)/K к пр мой, соедин ющей передающую и приемную аи тенны первой пары, причем вхот; передающей антенны i-й пары подключен к

71688157Г

выходу приемной антенны (1-1)-й пары, тенны К-и пары подключен к входу (i 2,Зсо.К), а выход приемной аи- передающей антенны первой пары.

Фиг, 1

Фиг. 2.

Фиг. J