Датчик измерителя параметров пламени
Изобретение относится к теплоэнергетике. Цель изобретения - повышение точности и обеспечение зондирования всей пристенной области отрезка 4 газовода, а также упрощение технологии изготовления датчика. Датчик измерителя параметров пламени содержит открытую линию передачи (ОЛП) в виде отрезка 1 микрополосковой линии, согласованную нагрузку 3, отрезок газовода, согласующие шлейфы 8. Для повышения точности датчика и обеспечения зондирования плазмы введены полосковые излучатели (ПИ) 2, электрически связанные с ОЛП, расположенной концентрично отрезку газовода на внутренней поверхности его стенки. При расположении ПИ 2 на заданном расстоянии друг от друга они возбуждаются в противофазе. Синфазность возбуждения ПИ 2 обеспечивается геометрией ОЛП. С помощью согласованной нагрузки 3 в ОЛП реализован режим бегущих волн. Глубина зондирования плазмы определяется типом колебания. ОЛП может быть выполнена извилистой и в виде несимметричной полосковой линии, подложка которой размещена в кольцевой канавке, выполненной на стенке отрезка газовода, заданной формы и размеров. Для упрощения изготовления ОЛП может быть выполнена в виде несимметричной полосковой линии, подложка которой выполнена в виде кольцевого выступа на внутренней поверхности стенок отрезка газовода заданной формы. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСА)УБЛИК
„„Я0„„1567943 А 1 (51)5 G О! N 22/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР.
К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ и>
> с>
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4361178/24-03 (22) 08.0!.88 (46) 30.05.90. Бюл. № 20 (71) Казанский авиационный институт и м. А. Н. Туполева (72) А. Ш. Чабдаров, В. В. Болознев, Р. А Гафуров и А. Д. Романычев (53) 621.317.39 (088.8) (56) Москалев И. Н., Стефановский A. М.
Диагностика плазмы с помощью огкрытых цилиндрических резонаторов. M.: Энергоатомнздат, 1985, с. 31
Авторское свидетельство CC(P
¹ 1264050, к.l. G 01 N 22/ОО, 1984.! 54) ДАТЧИК ИЗМЕРИТЕЛЯ ПАРАМЕТР0В ПЛАМЕНИ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике. Цель изобрегения — повышение точности и обеспечение зондирования всей пристенной области отрезка 4 газовода, а также упрогцение технологии изготовления датчика. Датчик измерителя параметров пламени содержит открытую линию передачи (ОЛГ1) в виде отрезка 1 микрополосконой
2 линии, cc I ла1она ннук> нагр"зку 3, отрезок газовод;. согласующие шлейфы 8. Для повыI>!efIHi; «>чьогти датчика ..I обеспечения зондировании i173змы введены полосковые излучат(!Н (ПИ) 2, электрически связанные с
О 111. расьоложенной кон центрично отрезку гаг«>вода на внутренней поверхности его стенки При расположеник IIH 2 на заданном ра ст >янин друг от руга они возбуждаютс я в противофазе. Синфюность Возбуждении П!> 2 обеспечивае ся геометрией ОЛП.
ll «о и ьk> k>3 f1,>:зк1> 3> в (1Л Г1 реа 7изова Н
Г»".;ким г:с . >7цп . В(>лн Г>7 даби на зондиГ>ОВания планvlI,I определ>к-тся тиnоM колебания.
С1„1П м. б..выполнена извилистой H в виде носим м>.тричной полосковой линии, подложка к<> орой размещена в кольцевой канавке н п олII1нной на стенке отрезка газо«ода.::данной формы и размеров. Для упро>цс-IHH изгот»1>.7ения ОЛП м. б. выполнена
В Виде носим метрич)1ой ilo.>ll скоВой линии, ПОЛЛОжна КО7Орой НЫПО7НЕНа В ВидЕ КОЛЬцс ного I;ulступа Hd внутренней поверхности с fE íîê о;резка г3çîâîä3 заданной формы.
3 л. I>. ф-лы. 5 ил (56794 (4 бр«)с< чс ., сит«Я к Г«п 1<)dtj рг(т;<ке и м()ж("Г t)b(T» lf«ВО;! ьзОВВИО В Вист(M « х контроля и управл f)HB режимов энергети -l«EKHK ус Гановок.
llе >ь изобретения — lfoPûøåíèå точности и Об««!(с !Рни«зон («po(3af>HH всей пристенной
>бла (и Отp(HK!) газовода, упрощение т«хно. iO! Ifli ИЗ)Ч>ТОВО< НИЯ. (ча ф>1, t
Д,)т liir< >)5<>1«рит<ЛН !1; раМЕTp()H и., >.» НИ с<3 РР > !! ) ><,(!K >1икг«>I)(>>оскОВ<>Й ii)i i!!!
f>!>. i rr rt.i< И 1 «>i<,IН . «О Л<>(ОВ;!Itн<К .!<>Г )>t 5>, . (! >!)< 5 ..K I (! >ОВОда 1, ll() ii(i lI "1 .!i i ii Iit) и i<>< K!)ВОИ ЛИНИИ, С ((. .Г(: >!«(),: .. (. :1(T< !: iè, > 7. < oãëнсмк)>I 1!(> I(1.1> Й <(>i I ?О,,, *! 1 < i>i <» I . .>I li . ><1."1< Г!!i)> i!. «) М< il>i <фи<.,;;,!i::1,1< I <..<>«äY:otHH "> Обра .Ом f)Tpc 3i>K м(т<1. !л ич «(: КОГО Г
?5 . 1„>й (> ;, i) 5> !,:, <; i<< > ()6,)О f < fl>f )< (,,().;!i,):.1 "< r(.I ti d!",,r < ., Мt i<Ь»I ., ЛЛI< I В< ». !11 .<О>l :(ИР, 1(>i:I < >Л:I <, ((r Yrr.<)lt < ГОР(>НЫ У!ХЕНЬ. >:.: . 1: Вс > (ы !5:13!»>,асг (г,i! ((:.и спект, ) ,, t! >,()(Г,:,! > " < л .1. бнгп)я.!1(э);>иу ..:IH В )3<>< >л tt fl!iit Г» : " <>р:1 ffpfji(CÍß)>! () 1:ilp(де. Л Н I «>)bfiх ii. < >! .; . j «ВBЗ Ht < t«>Ë f1(. H}IУЮ В ВИ Д«!)Th PI!TOI(i!i 1, В< -> r! f) (;>< ПО (О>Л (<Н>1< И, i . .: 1 f ° I t li t< (>! 1>ХОС! > « " Ilb H, ) 7 13i!" > I . <( Г!,"> (>,:.1 -, >,С(!!! " .<1!i(i! «>, :< И» .«»кр(тн >Г<) TH!,d ко l<— 6а! !> r i!i <>(! Yr>,И Ч. If(!((«()И(у<СЛОВИИ. ЧНС4. Ti> f;l .< >i!. if, !i< r»>ll(< I : li), lH д()л ж:(а 6(>ITl> р<(В<)d (>(i >II 1! Ii i!< il i . < Г,,i,.: ) Н;)I rd, И Н ) К<)«>«6  f1 llH; МН К(.<>fl I< K(.: « И:5, l ) r!»T«Ë И 1< > !ж Н Ы ll I <: . И > i,i,! <5 < !, i >i < ) (V Г pr>f <««!i<>! < !(! !> 1) 1»>«<,, К,! j, I. ° ">ГВСГ(1(>>fi>!(!< 1 <»а. < ; (:«сн ив;>(тся В<;,", О(<> х Г> : > t i < >!r rl>) > 1<1 5 М » i. С "1 Н(<<В iii(>< i!.: t - l5O. (> < it < » . . i!.»: > < » t< ii )ВЫ Х >t<. >< 1 .!Т(:I(lt o6(>i ч.::,!< 1 )! < Ом«тр»си Открытой лини» tl (Pt,(>1 ; l! il 3 .! t il ll il;!(>(>«д . > и Вl>!1!ц н:1 и! i>it.i» г< ) .3лелт() >)ческа и д (и на 55 .>i!i >! .+:,: i 5.><, iiHTi .iH "1è раВна (21-(- (, л/2 t з 4 буждаются в противофазе. В открытой линни передачи реализован режим бегущих волн, для чего линия нагружена на введенную согласованную нагрузку 3. Количество излучателей определяется соотношением ъ„,>(а --Н)/а=гп+1,02-Y m/ ; де v „— и-й корень <рункции Ьесселя m-го порядка; а радиус газовода; глубина зондирования плазмы; m - азимутальный индекс колебания: — количество излучателей. Глубина зондирования плазмы определ»ется типом колебания и рассч итывается ii(> формуле (1) ,Чат iHK согласно фиг. 2 работает следую н)им образом. Открыту линия передачи выполнена в Вил« Hc«HììåòðH Образу ющей внутренней поверхности стенок Отрезка газовода. <>трc:>Ол газовода с такой формой сечеo6pdH>, (T <)TKpbtTblH бочкообразный резс>н !< Гор (ОБР) . Характерной особенностью ш>лобных резонаторов является наличие 5!lóòðåííèõ акустик, благодаря которым по)сри ча излучение в ОБР отсутствуют, pagHd(t«oHHa)t добротность резонатора станоВится равной бесконечности, а общая добротность ненагруженного ОБР определяется только потерями В стенках. Так как точИО(-ть измерений, в свою очередь. определистся добротностью резонатора, то НОвышение добротности bc>(eT к повышеня о ТО 1НосТН. О БР ВО .>Оу<ждаетсЯ системой распре)(с>)еннОЙ связи подобно гому, как это делалось в прел((луп<сYf д т чике. Полосковые и>лу атсли 2 ; ас пола аюз ся в пуч ностях электрического поля и Возбуждаются попарно В противофазе. Д)Tчик согласно фиг. 3 работаеi следующим Образом. Данный датчик дополнен кольц выми каfi"-Г ами, расположенными симме-:рично оти< (ительно центральной кольцеВОй кана>)ки H!>t(fi>-ftH" IOtf>ftt j .>Г>ЛЕЙ СЕГ Л>< Н ГОВ ЭЛ.;Инга, ОбраЗОГаННЫХ ф )КуСНЫМИ э.).,11>1!«а(><и и Отсе<чен1!ых от этих <.(! мснтОВ Отрезками гипербол, софокусных этим эллипсам так, что края кольцевых канавок и хорды с«Г.)«нгo(5 эллипса лежат на образующей внутренней поверхности стенок отрезка газовода. Собственное колебание В ОБР > меет ха;а(,тс(> с!< n (си ы)л>1!>f. .) !«.)ср -.Ом ..-;;„ии с >I.i 1з6 9- » Ф<.с) сс f(f изс бре>ения 5 вом приближении) имек>> форму эллиптических сегментов, образованных долями эллипсов с фокусами, лежащих на осН ОБР, силовые линии магнитного поля ортогональны линиям электрического поля н имеют 8 сечении форму отрезков гипербол, софоку<.ных упомянутым эллнисам. Поэтому, если отражающую поверхность ОБР заменить хорошо проводящей лестницей, горнз< нтальные ступени которой имеют в сечении форму эллиптических сегментов, помещенных в узлах электрического поля, вертикальные Ilpoводящие повепхностн Ортоглнальны силовым линиям электрическо(о поля, т. е. Нь(ек>т форму отрезков гипербол, то это не приведет к 3 метному возмушенню колебания 1,„.„поскольку для него выполняк)тся граничные усJloBHH на (н>верхности эщеллс (та, н «труктура поля >- искажается. Высота «туиенек э(целлеттной решетки опр деляет "и .акнм Образом, чтобы элли пти е: кне ирс водяш не ИОВЕРХНОСтн ПОП3ДаЛИ В УЗЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО поля. Длина отрезков гипербол и (ре)(е. ах ;,ополннтельных кольцевых K3»asoh <)и д— ляется уравнением b 4 2b(a+h) --l< - (k;---1 2 2 +2 (а >«h) -- (а — Н) — — О, где h — длина Очерезков гипербол в ир(.селах доиллHHтельных кольцевых канавок; а радиус газлвода; h — глубина центральной канавки; l,2,3 ..., I» — ДЛ>(Н3 ВО.)ÍЫ В «Л.>ЕКТPHKO И<))j ложки; Н глубнча .3() t! JjHpo(33HHH. Датчик возбу ждается микрополоскоьoH линией, аналогнчно датчику ио фнг. I. Дат IHh ио фиг. 1 работает следуюгцим образом. Под.чожка Н1!Л выполнена в виде кольцевого высгуиа на внутренней поверхности с) енок отрезка газлвода н имеет в сечении форму сегмента «ллниса, хорда когорого сОВпадает с Образук:>пей внутренней поверхностью стенок отрезка газовода. Структура диэлектрик — цилнндрический Вллилвод эквив,(лентиа открытому бочкообразному рс t<;H3(op>,. Структура поля иолучеино((> таким образом резонатора àí3 Ioгнчна структуре поля ОБР. Возбуждается этот резонатор линией, подобной линии возбуждения jd(,ика ил фнг. l. Схема изл(ерен>,я «лектроннОй конце>(трацни и.>азмы дат.иком измерителя Ithp3MeTр >ft пламени в качестве чувствительногО « Ieìåíта работа" I следующим образом. СВЧ-генератс>р 6 через систему распределенной связн, образованнон отрезком микрополоскс вой линии 1 ь полосковыми нзлучагелями 2, возбуждает одно из собственных колебаний открытого резонатора. При измеНеННН эле>,тронной концентрации илазл(ы меняется ее диэлектрическая ироннцаемосгь 6 и. «ледовател>.пО. резонан< на>1 Hd т() гd От Kphl! ОГО резОн3 ор3 > 1зл1енеHH(l>eзонансной частогы рсзоиатора приводит к изменению сопротивления излучения системы распределенной связи. Так как О;крытая и (ння переда>>н явля(>ся нагрузкой СB 1->енератора !=, чо измен«ни< ее соиротиьлення ведет к сдвигу ча«ты(;1 .-енерацин С:. 1-генератора, кото)Уый р, ГНС(рнруЕт«я Ча«ГОтО Етрс)М 7. 10 . «13т (нк H..мери!елft иа, зметров пламени, выполненныи в 3Hде открытой лнн> н 15 перед;>чн, расположенной на вну-,ренней поВерхно".òH сте .1 Отрезка газовода, вход котог>1(1 соедин. н через Отвер«тне связи с СБЧ-i.«Hej)dr()puf)t, 3 выход «oeдннен с согл,)(О>„. нн(и fldãðódêoé, <)тли-(и>ощийс.ч Tt -м, что, с целью и)вышення точности н обес20 (ечення «ндирования всей пристенной области отр.зка г33080да, Введены полосковые нз. i) чате ч((. электрически связанные с открытой ли> ней передачи, расположенной концеи гр>(чно отрезку газовода, и ог«тоят друг î; д(>хга на расстоянии Х(2i — l )/2, i= l, 2, 3, г,(-, — длина волны, а клл>(ч -ство л )лл(hof)h!x нзлу«ddt, лей выбнР;.Е, )1,: 3 О>) Гни(И«пl> H ),, i - l l ) > d =- m t- l,02 j m,>2, > =-2m, г.е;,„, — — и-й корень функции Ба селя ги-го ИОРЯ ДК3; 3 — — ради) с газовода; Н вЂ” iл.убн !13 зонднр.)ванин плазмы; m. — азнмучальный индекс колеоаннй; Х„- число i!злучателей 2. Датчик ио и. l, тлича>()щийс ч тем, что Открыгая линия иередачн выполнена в виде несимметричной поло«кон(>й линии, подложка ко(ирой размещена в кольцевой канав40 Кс, tthlf((h(ÍÅHÍOH На СТЕНКЕ ОтрЕЗКа ГаЗОВОда, и имеет в сечении форму сегмента эл.чни(3. фоку)«ы которого лежат на осН отрезка газовода, прн этом хорда эллипса совиада(-г «Обра y>ot(jей внутренней иоверхно(.— тн сгенс>к ОтpeaK;t i d loвода. ч >) 1 ,) ДатЧHK ИО И., ОT.>иЧи>ощиигя тЕЛ(, ЧтО на .ii;: (>сн>.:й (ohep) i)hie .3 >içÂÍÈ..»:l(O. Oit H))hi((н (л(с TpltVtt<) Оч Н(>«H I -.& > i)e >. i pd. i hHi fi i. « i!!)евой ха>> . В. 50 кн. у> Hмек. it (e»e!1>lit и О >м ., >лей ««(ментов э.) HHilcа, образова>,ных (фоку(ц(ым« э.(.(ьпсал(> и отсеченных >i. «и(ментов О.ре.> K3,tt1t гниерб(>л, офоку«ных этим эллии«ам т h. > Kðd. дополнительных кольцевы канав(к и хор jhl сегл(е>гсов эллипса лежат 55 )(3 Об()3.((юи>(й Вн"(рс ннен 11 »;.ерхности стс НО.. Отрезка (азонлда, иpHчел>,.>нна отрезков -> Гftl) )t Л В И(>(ДЕЛ3Х !OBO. i т(JlhHhiX КОЛЬЦЕВЫХ Kd ft3 It(>r. О (IP(ДЕ«1. t. 1 «Я > Ра ВНЕ>i H(М 1567943 k=1 где Ь— Ао Н— Фаг. 2 Юиг, 3 +2+(a+h) — (а — Н) )=О, 2,3, ..., длина отрезков гипербол в пределах дополнительных кольцевых канавок; радиус газовода; глубина центральной канавки; длина волны; глубина зондирования. 4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, открытая линия передачи выполнена в виде несимметричной полосковой линии, под5 ложка которой выполнена в виде кольцевого выступа на внутренней поверхности стенок отрезка газовода и имеет в сечении форму сегмента эллипса, хорда которого совпадает с образующей внутренней поверхности стенок отрезка газовода. 1567943 Составитель А. Михаилова Редактор М. Келемеш Техред И Верес Корректор М Ш а рош . З -;13!8 Тираж 488 Поднисное Г1НИИГ1И Госх дарственного комитета но изобретениям « тк! ытияч при ГКНТ ССз 1! 3035. Москва. Ж вЂ” 35, Раушская наб.. r. 4, 5 ! 1роизводс- венно-издательский комбинат «Патент» г. Ужгород, i.ë. Гагарн. а 1!11
