Устройство для измерения массового расхода вещества

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения массового расхода вещества. Выделяемые на выходах смесителей 7 и 8 частот доплеровские сигналы подаются на блок 9 разности фаз доплеровских сигналов с помощью которых измеряется сдвиг фаз между ними. Сдвиг фаз является функцией фиксирования расстояния 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 связанной плотности вещества. Сигналы с выходов делителя 12 и вычислителя 13 плотности вещества, несущие информацию о величинах скорости потока и плотности вещества, поступают на вход умножителя 14, в котором V производится вычисление искомого расхода вещества. 2 ил. i (Л го СП :а О QD

СОЮЗ СОВЕ ТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д 11 4 G 01 F l/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3784506/24-10 (22) 27.08,84 (46) 15.09.86. Бюл, У 34 (71) Ордена Ленина институт проблем управления (автоматики ителемеханики) (72) Г.Н,Ахобадзе и А.С.Совлукон (53) 681.121(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 896418. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА ВЕЩЕСТВА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить . точность измерения массового расхода вещества. Выделяемые на выходах смесителей 7 и 8 частот доплеровские сигналы подаются на блок 9

„„SU„„1257409 A 1 разности фаз доплеровскнх сигналов, с помощью которых измеряется сдвиг фаз между ними. Сдвиг фаэ является функцией фиксирования расстояния 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 связанной плотности вещества. Сигналы с выходов делителя 12 и вычислителя 13 плотности вещества, несущие информацию о величйнах скорости потока и плотности вещества, поступают на вход умножителя 14, в котором производится вычисление. искомого расхода вещества.. 2 ил.!

257409

Изобретение относится к измерительной технике и мажет быть использовано в системах автоматического непрерывного контроля и измерения расхода веществ, содержащих неоднородности (двухфазных веществ), в частности криопродуктов и сыпучих материалов в трубопроводах.

Цель изобретения — повышение точности измерения массового .расхода °

На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства, в котором каждая передающая и соответствующая ей приемная антенны размещень! с противоположных сторон измерительного участка трубопровода; на фиг. 2— схема датчика устройства, в которой измерительный участок трубопровода выполнен в виде полого волновода, а антениы расположены вдоль волновода.

Устройство содержит первый СВЧгенератор 1, второй СВЧ-генератор 2, первую передающую антенну 3, вторую передающую антенну 4, первую приемную антенну 5, вторую приемную антенну 6, первый смеситель 7 частот, второй смеситель 8 частот, блок 9 разности фаз доплеровских сигналов, блок 10 статической обработки доплеровской 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 l и 2 отличаются на некоторую величину b f

=f -К . При зондировании потока ве" щества электромагнитными волнами

СВЧ-диапазона на первый смеситель

7 частот поступают сигналы непосред-ственно с первого генератора 1 с частотой f и прошедший через контролируемое вещество с частотой, отличающейся от f. на величину доплеров-! ского сдвига частот:

2f Ч4

f. = -- --- cos9 с

7 У где V — скорость потока; с — скорость света, диэлектрическая проницаемость вещества;

6 — угол зондирования потока.

Аналогично, на второй смеситель частот поступают сигналы с второго генератора 2 с частотой f и прощедт. ший через вещество сигнал с частотой, отличлющейся от f на величину

2f. V/Е

* с

f -- --- сов 0 (углы зондирования и приема 6, и6 могут быть разными).

Выделяемьie на выходах смесителей частот 7 и 8 доплеровские сигналы подаются на блок 9 разности фаэ до-!

О плеровских сигналов, с помощью которого измеряется сдвиг фаэ аЧд между этими сигналами. Сдвиг фаз йод доплеровских сигналов является функцйей фиксированного расстояния D от !

5 передающих антенн до соответствующих им приемных антенн и переменной величины E диэлектрической проницае" мости контролируемого вещества и функционально с ней связанной плот20 ности вещества, Эта связь определяется соотношением:

2!!04 а Р = -- — -- (f -f )

4 Я ° где учтено; .что 7 =с/4j,, 25 Таким образом, измерение разности фаэ ь Чд доплеровских сигналов позволяет определить величину Е контролируемого вещества и,следовательно, функционально с ней связанную плотность Р вещества с блоков 7 и 9 доплеровские сигналы подаются соответственно на блок 10 статистической обработки доплеровской частоты и бло лок 11 статистической обработки фа" зы доплсровского .сигнала.

Поскольку величина доплеровского сдвига f частоты, несущая полезную информацию о скорости V потока, зависит также и от величины в данном случае являющейся возму-, 40 щающим фактором, то для достижения независимости результата измерения от влияния изменений сигналы с выходов блоков 10 и 11 подаются на делитель 12, где осуществляется one45 рация деления величины, пропорциональной Г, на величину, пропорциональ1 ную ь . В результате вычисляется значение скорости измеряемого потока .

llD(f,-f. )Ч., 50 т

f л д соз6, Для определения плотности 1 вещества,функционально связанной с его диэлек. трической проницаемостью Е,сигналы с выхода блока !1 подаются также на вход блока 13, в .котором по величине разности фаз д и информации об аналитической или экспериментальной зависимости р (Е) производится определение величины P .

1257409

Лалее сигналы с выходов блоков 12 и 13, несущие информацию соответственно о величинах V v p, поступают на вход умножителя 14, в котором производится вычисление искомого расхода вещества согласно соотношению:

g=k PV.

При реализации устройства каждая передающая (3 и 4) и соответствующая ей приемная (5 и 6) антенны могут быть размещены (фиг. 1) с противоположных сторон измерительного учасшка 15 трубопровода 16 под углом к нему, отличным от прямого (так как только в этом случае имеет место эф- 15 фект Доплера), Измерительный участок

15 может быть изготовлен иэ диэлектрического материала или иэ металла с образованием в местах расположения антенн герметичных диэлектрических

"окон".

Возможна также реализация устройства (фиг. 2) на основе измерительного участка 15 трубопровода 16 в ви-25 де полого металлического волновода, при этом каждая передающая (3 и 4) и соответствующая ей приемная (5 и

6) антенны расположены на измерительном участке 15 вдоль его длины. Для Зо устранения взаимовлияния пары (передающая и приемная) антенн могут располагаться, как показано на фиг, 2, в различных областях трубопровода

16 (измерительного участка 15). В

35 данном случае антенны могут представлять собой металлические штырь или петлю, а также щель связи с другим волноводом и позволяют возбуждать в этом волноводе электромагнит40 ные волны и принимать нх. Одно из преимуществ предлагаемой конструкции — возможность получения осредненной по.сечению волновода информации о параметрах потока веществ, так как в данном случае электромагнитная волна принципиально распространяется по всему сечению волновода .(измерительного участка 15),а не в пределах диаграмм направленности антенн, как это имеет место в варианте по фиг. l.

Таким образом, изобретение обеспечивает уменьшение погрешности измерения в результате проведения измерений на фиксированных частотах и отсутствия необходимости в проведении нестабильной частотной модуляции зондирующих электромагнитных волн.

Формула изобретения

Устройство для измерения массового расхода вещества, содержащее передающую и приемную антенны, расположенные на измерительном участке трубопровода с противоположных сторон относительно продольного сечения, СВЧ-генератор, подключен» ный к передающей антенне и первому входу смесителя частот, второй вход которого соединен с приемной антенной, а также вычислитель плотности вещества и делитель, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами умножителя, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, в него введены вторая передающая и вторая приемная антенны, расположенные на измерительном участке трубопровода, последовательно вдоль его длины, второй СВЧ-генератор, соединенный с второй передающей антенной и первым входом второго смесителя частот, второй вход которого соединен с второй приемной антенной, а также блоки статистической обработки доплеровской частоты и фазы доплеровского сигнала и блок разности фаз доплеровскнх сигналов, подключенный своими двумя входами к выходам первого и второго смесителей частот, а выходом чере: блок статистической обработки фазы доплеровского сигнала — к входу вычислителя плотности и к первому входу делителя, подключенного своим вторым входом к выходу блока статистической обработки доплеровской частоты, причем вход последнего соединен с выходом первого смесителя частот.

l 257409

Составитель А.Дондошанский

Техред М. Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор К.Волощук

Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4905/36

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4