UA12705U - Device for determining the boundary layer between two different media - Google Patents

Device for determining the boundary layer between two different media Download PDF

Info

Publication number
UA12705U
UA12705U UAU200508667U UAU200508667U UA12705U UA 12705 U UA12705 U UA 12705U UA U200508667 U UAU200508667 U UA U200508667U UA U200508667 U UAU200508667 U UA U200508667U UA 12705 U UA12705 U UA 12705U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
waveguide
determining
separation
media
horn
Prior art date
Application number
UAU200508667U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Borys Mykolaiovych Hordieiev
Yurii Danylovych Zhukov
Oleksandr Tykhonovy Ivanchenko
Original Assignee
Science Production Ltd Liabili
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 Science Production Ltd Liabili filed Critical Science Production Ltd Liabili
Priority to UAU200508667U priority Critical patent/UA12705U/en
Publication of UA12705U publication Critical patent/UA12705U/en

Links

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

The proposed device for determining the boundary layer between two different media contains a submersible waveguide and a unit for transmitting and receiving electromagnetic radiation. At the input of the waveguide, a horn with the conducting inside surface shaped as a cone is installed.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель стосується техніки вимірювання неелектричних величин і може бути використаною для 2 визначення рівнів та меж поділу різнорідних незмішуваних рідких і сипких середовищ.A useful model relates to the technique of measuring non-electric quantities and can be used to determine the levels and boundaries of separation of heterogeneous immiscible liquid and bulk media.

Відомий пристрій для визначення рівнів та меж поділу різнорідних (рідких і сипких) середовищ, до складу якого входять призначений для занурення у контрольоване середовище хвилевід, приєднаний до пристрою для збудження та приймання електромагнітного сигналу (Патент України на винахід Мо31791, (301Е23/28, 30.10.1998.A well-known device for determining the levels and boundaries of separation of heterogeneous (liquid and loose) media, which includes a waveguide intended for immersion in a controlled environment, connected to a device for excitation and reception of an electromagnetic signal (Ukrainian patent for an invention Mo31791, (301E23/28, 30.10 .1998.

Проте для визначення межі поділу деяких середовищ, величини діелектричної проникності яких 70 відрізняються незначно, необхідно використовувати могутніші сигнали, оскільки рівень сигналу, відбитого від межі поділу таких середовищ, низький.However, to determine the separation boundary of some media whose dielectric constant values differ slightly, it is necessary to use more powerful signals, since the level of the signal reflected from the separation boundary of such media is low.

Технічна задача корисної моделі полягає в удосконаленні пристрою для визначення рівнів та меж поділу різнорідних рідких і сипких середовищ, який має призначений для занурення у контрольоване середовище хвилевід, приєднаний до пристрою для збудження та приймання електромагнітного сигналу, шляхом 72 використання рупорного випромінювача - установлювання рупора у вигляді зрізаного конуса, направленого до кінця хвилеводу, на початку хвилеводу, що забезпечує підвищення рівня посланого та відбитого сигналів, сприяючи підвищенню чутливості пристрою та точності вимірювань. Виконання хвилеводу однопровідним забезпечує значно меншу залежність від зміни параметрів середовища, що сприяє підвищенню надійності пристрою для визначення меж поділу різнорідних середовищ, особливо сипких середовищ.The technical task of the useful model is to improve the device for determining the levels and boundaries of the separation of heterogeneous liquid and loose media, which has a waveguide designed for immersion in a controlled environment, connected to a device for excitation and reception of an electromagnetic signal, by using a horn emitter - installing a horn in the form a truncated cone, directed to the end of the waveguide, at the beginning of the waveguide, which provides an increase in the level of sent and reflected signals, contributing to the increase in the sensitivity of the device and the accuracy of measurements. Making the waveguide single-conductor provides significantly less dependence on changes in the environment parameters, which contributes to the increase in the reliability of the device for determining the separation boundaries of heterogeneous media, especially loose media.

Пристрій для визначення меж поділу різнорідних середовищ має приєднаний до пристрою для збудження та приймання електромагнітного сигналу призначений для занурення у контрольоване середовище хвилевід, на початку якого установлений направлений до кінця хвилеводу рупор у вигляді зрізаного конуса із струмопровідною внутрішньою поверхнею; зрізаний конус може мати менший діаметр від 34 до 50мм, більший діаметр від 80 до 120мм, довжину від 80 до 150мм; рупор може бути виконано з полімерного матеріалу з 22 металізованою внутрішньою поверхнею; хвилевід може бути однопровідним. -оThe device for determining the boundaries of the separation of heterogeneous media has a waveguide connected to the device for excitation and reception of an electromagnetic signal intended for immersion in a controlled environment, at the beginning of which a horn in the form of a truncated cone with a conductive inner surface is installed directed to the end of the waveguide; a truncated cone can have a smaller diameter from 34 to 50 mm, a larger diameter from 80 to 120 mm, a length from 80 to 150 mm; the horn can be made of polymer material with a 22 metallized inner surface; the waveguide can be single-wire. -at

На фіг.1 показано блок-схему пристрою для визначення меж поділу різнорідних середовищ. На фіг.2 показано співвідношення у часі, що розкривають роботу пристрою.Figure 1 shows a block diagram of a device for determining the boundaries of separation of heterogeneous media. Fig. 2 shows the relationship in time, revealing the operation of the device.

Пристрій для визначення меж поділу різнорідних середовищ містить пристрій 1 для збудження та приймання електромагнітного сигналу, до якого приєднаний занурений у два незмішувані різнорідні середовища | і ІЇ, що о 30 знаходяться в резервуарі, однопровідний хвилевід - чутливий елемент 2, на початку якого установлений Га») направлений до кінця однопровідного хвилеводу чутливого елемента 2 рупор З у вигляді зрізаного конуса зі струмопровідною внутрішньою поверхнею. -The device for determining the boundaries of the separation of heterogeneous media contains a device 1 for excitation and reception of an electromagnetic signal, which is connected immersed in two immiscible heterogeneous media | and II, located at 30 in the tank, a single-conductor waveguide - a sensitive element 2, at the beginning of which is installed Ha") directed to the end of a single-conductor waveguide of a sensitive element 2 horn C in the form of a truncated cone with a current-conducting inner surface. -

Пристрій 1 для збудження та приймання електромагнітного сигналу може бути виконаний, наприклад, як за Га патентом України на винахід Мо31791, і містити генератор стабільної напруги (ГСН) 4, вихід якого з'єднаний із 39 входом приймача (Пр) 5, причому вихід приймача 5 послідовно підключений до стробоскопічного перетворювача -- (СП) 6, аналогово-дифрового перетворювача (АЦП) 7 та обчислювача (06) 8. Пристрій містить також неоднорідність хвильового опору (НХО) 9, включену між генератором стабільної напруги 4 та чутливим елементом 2, і пристрій зміщення координат зразкової міри (ПЗКЗМ) 10, вихід якого з'єднаний з входом « генератора стабільної напруги 4, а вхід - з обчислювачем 8. Як генератор стабільної напруги 4 може бути З 0 використаний генератор, що виробляє один з трьох видів сигналів: відеосигнал, перепад напруги або с накладення (суперпозицію) відеосигналу на сигнал перепаду напруги. з» Як однопровідний хвилевід чутливого елемента 2 можна використати, наприклад, порожній сталевий трос (для меж поділу сипучих речовин) або гнучку водопровідну металопластикову трубу (для визначення рівнів та меж поділу рідких середовищ), які мають достатню гнучкість і, відповідно, більш високу міцність на злам, а 45 також найбільш зручні для транспортування; всередині порожнин ліній можуть бути розташовані температурні та - інші датчики. Рупор З може бути виконано з полімерного матеріалу з металізованою внутрішньою поверхнею. ка Оскільки в пристрої застосовуються широкополосні сигнали у вигляді наносекундних імпульсів прямокутної форми, будь-яких обмежень до розмірів рупорного випромінювача можна не пред'являти, і на практиці розміри і конічного рупора обираються виходячи з конструктивних розмірів інших пристроїв: менший діаметр від 34 до ав! 20 Б5Омм, більший діаметр від 80 до 120мм, довжину від 80 до 150ммThe device 1 for excitation and reception of an electromagnetic signal can be made, for example, according to the Ga patent of Ukraine for the invention Mo31791, and contain a stable voltage generator (GSN) 4, the output of which is connected to the 39 input of the receiver (Pr) 5, and the output of the receiver 5 is connected in series to a stroboscopic converter -- (SP) 6, an analog-to-digital converter (ADC) 7 and a calculator (06) 8. The device also contains a wave impedance inhomogeneity (NHO) 9 included between a stable voltage generator 4 and a sensitive element 2, and the coordinate displacement device of the exemplary measure (PZKZM) 10, the output of which is connected to the input of the stable voltage generator 4, and the input is connected to the calculator 8. As a generator of stable voltage 4, a generator that produces one of three types of signals can be used : video signal, voltage drop or superimposition (superposition) of the video signal on the voltage drop signal. c" As a single-conductor waveguide of the sensitive element 2, you can use, for example, an empty steel cable (for the separation limits of bulk substances) or a flexible water-conducting metal-plastic pipe (for determining the levels and separation limits of liquid media), which have sufficient flexibility and, accordingly, higher strength for breaking, and 45 are also the most convenient for transportation; temperature and other sensors can be located inside the cavities of the lines. Horn C can be made of polymer material with a metallized inner surface. Since the device uses broadband signals in the form of rectangular nanosecond pulses, there are no restrictions on the size of the horn emitter, and in practice, the size of the conical horn is chosen based on the design dimensions of other devices: smaller diameter from 34 to av! 20 B5Ω, larger diameter from 80 to 120mm, length from 80 to 150mm

Пристрій для визначення меж поділу різнорідних середовищ працює наступним чином. У режимі сл попереднього вимірювання затримок сигналів за допомогою генератора стабільної напруги 1 виробляють електромагнітний сигнал, який подають на вхід однопровідного хвилеводу чутливого елемента 3; взаємодія однопровідного хвилеводу чутливого елемента 2 та рупора З формує поверхневу хвилю, яка розповсюджується вздовж однопровідного хвилеводу чутливого елемента 2, який випромінює сигнал у контрольоване середовище с та приймає відбиті сигнали. Відбиті сигнали з чутливого елемента 2 потрапляють на вхід приймача 5. Поява неоднорідності вздовж чутливого елемента 2 (межа поділу середовищ), якою є градієнт діелектричної проникності, викликає появу відбитих сигналів. Надісланий до чутливого елемента 2 сигнал М відбивається від неоднрідності хвильового опору (То - затримка сигналу, відбитого від неоднорідності хвильового опору 9, бо відносного посланого), від рівня середовища | (ТТ 4 - затримка сигналу, відбитого від рівня, відносного посланого), від межі поділу середовищ І і Ії (То - затримка сигналу, відбитого від межу поділу середовищ, відносного посланого) Сигнал з виходу приймача 5 надходить до стробоскопічного перетворювача 6, необхідного для узгодження часу розповсюджування поверхневої електромагнітної хвилі вздовж хвилеводу чутливого елемента 2 і роботи аналогово-дифрового перетворювача 7 та обчислювача 8. З виходу бо стобоскопічного перетворювача б сигнал надходить до аналогово-дифрового перетворювача 7 і далі на вхід обчислювача 8, в якому за спеціалізованим алгоритмом |див. патент України на винахід Мо31791)| його обробляють, отримуючи характеристики рівня та межі поділу різнорідних середовищ. Відстань, що відповідає затримці одного сигналу відносно іншого, визначають за формулою:The device for determining the boundaries of separation of heterogeneous media works as follows. In the mode of preliminary measurement of signal delays using a stable voltage generator 1, an electromagnetic signal is produced, which is fed to the input of the single-wire waveguide of the sensitive element 3; the interaction of the single-conductor waveguide of the sensitive element 2 and the horn Z forms a surface wave that propagates along the single-conductor waveguide of the sensitive element 2, which emits a signal into the controlled environment c and receives the reflected signals. The reflected signals from the sensitive element 2 enter the input of the receiver 5. The appearance of inhomogeneity along the sensitive element 2 (the boundary of separation of media), which is the gradient of dielectric permeability, causes the appearance of reflected signals. The signal M sent to the sensitive element 2 is reflected from the inhomogeneity of the wave resistance (To is the delay of the signal reflected from the inhomogeneity of the wave resistance 9, because it is relative to the sent one), from the medium level | (TT 4 - delay of the signal reflected from the level, relative to the sent one), from the boundary of separation of media I and II (To - delay of the signal reflected from the boundary of separation of media, relative to the sent one) The signal from the output of the receiver 5 enters the stroboscopic converter 6, necessary for coordination of the propagation time of the surface electromagnetic wave along the waveguide of the sensitive element 2 and the operation of the analog-to-digital converter 7 and the computer 8. From the output of the stoboscopic converter b, the signal is sent to the analog-to-digital converter 7 and then to the input of the computer 8, in which, according to a specialized algorithm |see . patent of Ukraine for the invention Mo31791)| it is processed, obtaining the characteristics of the level and boundaries of separation of heterogeneous environments. The distance corresponding to the delay of one signal relative to another is determined by the formula:

І -М.у2, де М - швидкість розповсюдження електромагнітної хвилі вздовж хвилеводу чутливого елемента 2, м/с, ї - затримка одного сигналу відносно іншого, с. Таким чином, знаючи затримки сигналів, можна визначити рівні та межі поділу різних середовищ, як рідких, так і сипких.И -М.у2, where М is the propagation speed of the electromagnetic wave along the waveguide of the sensitive element 2, m/s, and и is the delay of one signal relative to another, s. Thus, knowing the signal delays, it is possible to determine the levels and limits of separation of various media, both liquid and solid.

Обладнання хвилеводу чутливого елемента рупором не вимагає доробки електричної схеми пристрою, отже 7/0 Вупорний випромінювач може застосовуватися з будь-яким для збудження та приймання поверхневої електромагнітної хвилі, забезпечуючи збільшення рівня відбитого сигналу від межі поділу середовищ в 3-4 рази, що сприяє підвищенню чутливості пристрою та точності вимірювань. Завдяки однопровідній лінії хвилеводу чутливого елемента підвищується надійність пристрою для визначення меж поділу різнорідних середовищ, особливо сипких середовищ.Equipping the waveguide of the sensitive element with a horn does not require modification of the electrical circuit of the device, so the 7/0 Resistor emitter can be used with any for excitation and reception of a surface electromagnetic wave, ensuring an increase in the level of the reflected signal from the boundary of separation of media by 3-4 times, which contributes to the increase device sensitivity and measurement accuracy. Due to the single-conductor line of the waveguide of the sensitive element, the reliability of the device for determining the separation boundaries of heterogeneous media, especially loose media, increases.

Claims (4)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Пристрій для визначення меж поділу різнорідних середовищ, який містить призначений для занурення у 2о Контрольоване середовище хвилевід, приєднаний до пристрою для збудження та приймання електромагнітного сигналу, який відрізняється тим, що на початку хвилеводу установлений направлений до кінця хвилеводу рупор у вигляді зрізаного конуса з струмопровідною внутрішньою поверхнею.1. A device for determining the boundaries of the separation of heterogeneous media, which contains a waveguide intended for immersion in a 2o controlled environment, connected to a device for excitation and reception of an electromagnetic signal, which is characterized by the fact that at the beginning of the waveguide, a horn in the form of a truncated cone directed to the end of the waveguide is installed conductive inner surface. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що зрізаний конус має менший діаметр від 34 до 50 мм, більший діаметр від 80 до 120 мм, довжину від 80 до 150 мм.2. The device according to claim 1, characterized in that the truncated cone has a smaller diameter of 34 to 50 mm, a larger diameter of 80 to 120 mm, a length of 80 to 150 mm. З. Пристрій за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що рупор виконано з полімерного матеріалу з металізованою внутрішньою поверхнею. тC. The device according to claim 1 or claim 2, which differs in that the horn is made of polymer material with a metallized inner surface. t 4. Пристрій за п. 1 або п. 2, або п. 3, який відрізняється тим, що хвилевід виконано однопровідним. ІФ) «в) у с ьо4. The device according to claim 1 or claim 2 or claim 3, which differs in that the waveguide is single-wire. IF) "c) in the village - . и? - іме) -і («в) сл 60 б5- and? - ime) -i («c) sl 60 b5
UAU200508667U 2005-09-12 2005-09-12 Device for determining the boundary layer between two different media UA12705U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200508667U UA12705U (en) 2005-09-12 2005-09-12 Device for determining the boundary layer between two different media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200508667U UA12705U (en) 2005-09-12 2005-09-12 Device for determining the boundary layer between two different media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA12705U true UA12705U (en) 2006-02-15

Family

ID=37455820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU200508667U UA12705U (en) 2005-09-12 2005-09-12 Device for determining the boundary layer between two different media

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA12705U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11656194B2 (en) TDR measuring apparatus for determining the dielectric constant
FI61249B (en) ANORDINATION FOR THE INDICATION OF ASFALTSVAEG ELLER MOTSVARANDE
US6441622B1 (en) Method and apparatus for time domain reflectometry moisture sensing in various media
CA2886391C (en) Emulsion measurement and profiling system and method
CN203224275U (en) Guide wave radar charge level indicator system
US20060090563A1 (en) Ultrasonic fluid level sensor
US10656002B2 (en) Radar fill level measurement device comprising an integrated limit level sensor
US20110214502A1 (en) Level
US9638568B2 (en) Weight apparatus for a waveguide, probe apparatus, and method for manufacturing a weight apparatus
JP2004093565A (en) Filling level measuring apparatus
RU2626409C1 (en) Method of measuring physical properties of liquid
CN108225483B (en) Tank arrangement
US6691570B1 (en) Device for measuring the material level in a vessel
JP2004519661A (en) Method for detecting and detecting material limit level and apparatus therefor
Bengtsson New design ideas for TDR-based liquid level detectors
UA12705U (en) Device for determining the boundary layer between two different media
US20040036482A1 (en) Probe for use in level measurement in time domain reflectometry
Di Sante Time domain reflectometry-based liquid level sensor
US20140049274A1 (en) System for measuring material levels using capacitance and time domain reflectometry sensors
EP4363804A1 (en) Ultrasonic measuring cell and method for measuring the volume flow of a liquid in a tube
Cataldo et al. Extending industrial applicability of TDR liquid level monitoring through flexible probes
US20170268921A1 (en) Method and apparatus for detecting the level of a medium
US8276443B2 (en) Method of using a level meter employing the radar principle
UA65761A (en) Device for determining the boundary layer between two different media
US20230228612A1 (en) Level gauge and method for sensing material levels in tanks