Датчик параметров пламени

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет уменьшить в несколько раз габариты датчика диэлектрической проницаемости пламени при сохранении его точностных характеристик. Датчик представляет собой отрезок меандровой несимметричной полосковой линии (НПЛ), утопленной в стенку камеры сгорания заподлицо с ее внутренней поверхностью. Между соседними параллельными участками меандровой НПЛ размещены дополнительные отрезки НПЛ, разомкнутые на одном конце, нагруженные на согласованную нагрузку на другом конце и обеспечивающие взаимное электромагнитное экранирование соседних участков. Расстояние S между соседними участками составляет 0,5-1 ширины полоска, а ширина v полоска дополнительных отрезков удовлетворяет условиям v {0,1-0,3)5 и v S-(3-4)X, где X - максимальный для данной камеры размер частиц сажи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si> s F 23 М 5/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1. (21) 4681271/06 (22) 20.04.89 (46) 30.03.91. Бюл. йк12 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева .(72) В.B.Болознев, Ю.И.Романенко и А.Д.Рома нычев (53) 621.182.3(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР (Ф 559319, кл. Н 01 P 5/18, 1975.

Авторское,свидетельство СС С P

М 1408160, кл. F 23 N 5/24, 1987. (54) ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ ПЛАМЕНИ .(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет уменьшить в несколько раз габариты датчика диэлектрической проницаемости пламени при сохранении его точност. Ж 1б38477 Al ных характеристик. Датчик представляет собой отрезок меандровой несимметричной полосковой линии (Н ПЛ), утопленной в стенку камеры сгорания заподлицо с ее внутренней поверхностью. Между соседними параллельными участками меандровой НПЛ размещены дополнительные отрезки НПЛ, разомкнутые на одном конце, нагруженные на согласованную нагрузку на другом конце и обеспечивающие взаимное электромагнитное экранирование соседних участков. Расстояние S между соседними участками составляет 0,5 — 1 ширины полоска, а ширина

v полоска дополнительных отрезков удовлетворяет условиям v = (0,1 — 0,3)S и v < S-(3 — 4)X. где Х вЂ” максимальный для данной камеры размер частиц сажи. 2 ил.

1638477

30

40

50

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля газожидкостных потоков в химической промышленности, Цель изобретения — повышение компакTHOCTH.

На фиг,1 представлена электрическая схема датчика; на фиг.2 — сечение датчика в пределах двух соседних участков, Датчик содержит несколько участков 1 несимметричной полосковой линии в виде меандра, подключенных к электрическим выводам 2;и дополнительные отрезки 3 несимтиетричной полосковой линии, разомкнутые на одном конце, нагруженные на согласованную нагрузку 4 на другом и размещенные между соседними участками меандра, Полосковая линия утоплена в подложке

5 (фиг.2), которая отделяется от стенки 6 камеры сгорания экраном 7. W -- ширина полЬсковой линии меандра; S — расстояние между двумя полосками меандра; v — ширина дополнительного отрезка несимметричной полосковой линии; Р— расстояние между дополнительным отрезком и полоском меандра.

Датчик работает следующим образом.

Измеритель (не показан), подключенный к выводам 2 датчика, возбуждает в нем бегущую или стояночную волну. Изменение диэлектрической проницаемости пламени, обусловленное изменением режима горения, приводит к изменению волнового сопротивления полоска.вой линии и комплексного сопротивления датчика между выводами 2, в частности, меняется фазовая задержка Лр, Изменение указанных параметров (чаще одного из них) регистрируется измерителем.

Одновременно возбуждается дополнительный отрезок 3, причем в нем существует только бегущая волна, поглощаемая согласованной нагрузкой 4, Вследствие этого электромагнитное поле между соседними участками изменяет свою структуру, так что степень взаимного влияния соседних участков друг на друга ослабляется. Благодаря этому расстояние между участками меандра, а вместе с этим и полный поперечный размер датчика могут быть значительно уменьшены при сохранении злектродинамических свойств.

Размеры элементов должны удовлетворять противоречивой совокупности требований и ограничений

А = NW+ (N-1)5+ W(N+(N-1)S/W) — min, где А — ширина датчика;

N — число участков меандра.

При этом имеют место сохранение электрических и точностных характеристик в условиях агрессивных воздействий, включая загрязнение поверхности датчика частицами электрапроводной сажи; малые потери во вспомогательных (экранирующих ) отрезках; технологичность изготовления.

Исходя из этих требований соотношения размеров датчика S и ч устанавливают . из условий заданности размера W, N.М-максимальный размер частицы сажи, Размер S, Из формулы

limA = WN, т.е, при NW сокращение S малоэффективно, Пример. N = 4, $ = 5W: W: 0,2W, имеем А = 19W; 7W; 4,60/ соответственно.

При ЬЛ /уменьшение S в пять раз приводит к уменьшению А только в 1,5 раза при одно- временном возрастании связи между соседними участками в 6-10 раз (эксперимент).

Отсюда

S = (0,5...1)W, Размеры v и Р (фиг.2). Ширина v дополнительного отрезка мало сказывается на степени экранирования соседних участков.

Здесь действуют следующие факторы; при загрязнении поверхности датчика сажистыми частицами частица размером Х.>Р может образовывать резистивную перемычку между соседними участками, Частица сажи вносит неоднородность в полосковую линию дополнительного отрезка, ухудшая его экранирующие свойства, эффект меньше при

Хфч. Выполнению неравенства Хэ Р и связанного с этим уменьшения v (поскольку ч = S-2P) препятствует рост волнового сопротивления р = 300lй (1 + чlЯ ), где я — диэлектрическая проницаемость пламени, а вместе с ним и потерь в соглассованных нагрузках r = р

Рй 1 Pг

2 где! — ток, наводимый во вспомогательном отрезке.

По мере сужения полоска растет зависимость его волнового сопротивления, а следовательно, экранирующих свойств, от е, Сужение v » W связано с технологическими трудностями: узкий полосок сложнее сделать с однородными по длине свойствами. Узкий полосок больше подвержен влиянию эрозии в агрессивной среде.

Таким образом, с точки зрения повышения компактности датчика, а также учета фактора а, вспомогательный полосок следует делать более узким, с точки зрения остальных факторов — широким.

1638477

Дополнительный эффект состоит в возможности размещения датчиков в малогаСоставитель И. Аксенов

Техред M.Mîðråíòàë Корректор М, Максимишинец

Редактор И. Касарда

Заказ 917 Тираж 356 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

По совокупности пять последних факторов менее существенны, пока размеры S, ч и P одного порядка, Отсюда следуют два условия для выбора размеров ч и P ч = (0,1...0,3)5, P = (1,5„.2)Х или чав - (3...4)Х.

Пример реализации, Датчик выполнен на поликоровой подложке (я = 9,3...9,7) со следующими размерами. Подложка 40 х 40

W = 0,8; S = 0,6; ч = 0.1, толщина подложки

1 мм. Волновое сопротивление основной линии 50 Ом; вспомогательного участка 90

Ом. Общая длина основной линии датчика

1 = 945(N = 27). Развязка между соседними участками 25 дб (беэ впомогательного полоска 11 дб), При той же развязке, но без экранировки необходим размер подложки

40 х 125, выигрыш в площади датчика (в компактности) составляет 3 раза, баритных газоводах, а также стандартных шту це рах.

Формула изобретения

Датчик параметров пламени в камере

5 сгорания сажистого топлива, =-одержащий несимметричную полосковую лини о, утопленную в стенку камеры и соединенную с электрическими выводами, проходящими через отверстия в стенке камеры, о т л и ч а10 ю шийся тем, что, с целью повышения компактности, он снабжен дополнительными отрезками несимметричной полосковой линии, разомкнутыми на одном конце и нагруженнь1ми на согласованную нагрузку на

15 другом, а основная полосковая линия выполнена меандровой, причем дополнительные отрезки размещены между участками меандра, расстояние S между соседними участками меандра лежит в пределах

20, 0,5 — 1,0 ширины полоска меандра, а ширина v дополнительных отрезков удовлетворяет условиям v = (0,1-0 3)S и чс5-(3-4) Х, где Х вЂ” максимальный размер частиц сажи,