Уровнемер

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции, увеличение чувствительности и расширение класса контролируемых жидкостей. Для этого на металлической плоскости 1 размещается короткозамкнутый отрезок 2 диэлектрического волновода с короткозамыкателем 3 и согласованной нагрузкой 4 на концах. На расстоянии L<SB POS="POST">1</SB> = Nλ<SB POS="POST">в</SB>/2, где λ<SB POS="POST">в</SB> - длина волны в отрезке 2, от короткозамыкателя 3 по центру волновода установлен источник СВЧ-колебаний, выполненный в виде активного элемента 5, например диода Ганна, ЛПД и т.д. На расстоянии L<SB POS="POST">2</SB> = Nλ<SB POS="POST">в</SB>/4 от активного элемента 5 расположен диэлектрический волновод 6, предназначенный для размещения в контролируемую жидкость и выполненный гофрированным в виде чередующихся пазов и выступов с периодом гофра D = λ<SB POS="POST">в</SB>/2 и длиной L<SB POS="POST">3</SB>, равной максимально возможной высоте уровня контролируемой жидкости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 22/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641095/09 (22) 19.01.89 (46) 15.07.91. Бюл. ¹ 26 (71) Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения

Украины с Россией (72) Е.Л.Барташевский, В.Ф.Борулько, B.Á.Èâàíèëo8 и В.П.Канунников (53) 621.317.39 (088.8) (56) Викторов В.А., Лункин Б.В., Севлуков

А,С. Высокочастотные методы измерения неэлектрических величин. М.: "Наука", 1978, с.154-160, 163-164, Авторское свидетельство СССР №1191745, кл. 6 01 F 23/28, 1984. (54) УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — упрощение конструкции, увеличение чувствительности и расширение класса конИзобретение относится к измерительной технике и может быть применено для контроля уровня жидкости в емкостях.

Целью изобретения является упрощение конструкции, увеличение чувствительности и расширение класса контролируемых жидкостей.

На фиг.1 показана конструкция уровнемера; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

На металлической плоскости 1 размещается короткозамкнутый отрезок 2 диэлектрического волновода с короткозамыкателем 3, согласованная нагрузка 4. На расстоянии l1 =, где 4—

n@

2 длина волны в диэлектрическом волноводе, от короткозамыкателя 3 по центру волновода установлен активный элемент 5, например диод Ганна, ЛПД и т.д. На расстоянии

„„ Ж„„1663517 А1 тролируемых жидкостей. Для этого на металлической. плоскости 1 размещается короткозамкнутый отрезок 2 диэлектрического волновода с короткозамыкателем 3 и согласованной нагрузкой 4 на концах. На расстоянии I< = n Яь/2, где

4 — длина волны в отрезке 2, от короткозамыкателя 3 по центру волновода установлен источник СВЧ-колебаний. выполненный в виде активного элемента 5, например диода

Ганна, ЛПД и т.д. На расстоянии Iz = и Ль/4 от активного элемента 5 расположен диэлектрический волновод 6, предназначенный для размещения в контролируемую жидкость и выполненный гофрированным в виде чередующихся пазов и выступов с периодом гофра d = --1ь/2 и длиной!з, равной максимально возможной высоте уровня контролируемой жидкости. 2 ил. пЯь

Iz = от активного элемента 5 располо4 жен диэлектрический волновад б, предназначенный для размещения в контролируемую жидкость, выполненный гофрированным в виде чередующихся пазов

)Q и выступов с периодом гофра d = —, длиной

2 з, равной максимально возможной высоте уровня контролируемой жидкости.

При генерировании электромагнитной волны элементом 5 она распространяется по диэлектрическому волноводу б, где происходит ее эффективное отражение от гофрированного участка в полосе частот, зависящей от величины глубины гофра, с центральной частотой. определяемой выражением 1ь = 2d (1). Таким образом диэлектрический волновод 6 является частотно

1663517 зависимым отражателем и совместно с отрезком 2 и короткозамыкателем 3 образует резонатор с рабочей длиной волны, определяемой выражением (1).

Параметры этого резонатора очень 5 сильно зависят от параметров волновода 6, в частности от его длины. Следовательно, в данном уровнемере волновод6 является одновременно резонансной системой для автодинного генератора с активным 10 элементом 6, что приводит к значительному увеличению чувствительности устройства.

Для обработки автодинного сигнала, появляющегося при измерении параметров волновода 6, может быть использована лю- 15 бая схема выделения автодинного сигнала в цепи питания активного элемента 5.

Уровнемер работает следующим образом.

Активный элемент 5 генерирует элект- 20 ромагнитную волну, которая распространяется по волноводу 6, испытывает кумулятивное отражение от неоднородностей гофра и возвращается на активный элемент 5, тем самым обеспечивая 25 положительную обратную связь в автодинном генераторе.

Модуль коэффициента отражения от гофрированного участка волновода 6 на резонансной частоте при отсутствии жидкости 30 в емкости близок к единице. При покрытии жидкостью части гофрированного волновода б та часть, которая оказалась покрыта жидкостью, перестает быть волноведущей, и электромагнитная волна не распространя- 35 ется по волноводу и, следовательно, не отражается от неоднородностей гофра, э излучается в жидкость. Таким образом, с увеличением уровня жидкости уменьшается длина волновода 6 и модуль коэффициента 40 отражения от него уменьшается, а величина выходного сигнала увеличивается. Измерением величины выходного сигнала определяется уровень жидкости в емкости, Величина модуля коэффициента отра- 45 жения от волновода 6 при его фиксированной длине зависит от величины глубины гофра. Величина глубины гофра выбирается такой, чтобы при отсутствии жидкости в емкости модуль коэффициента отражения был 50 близок к единице.

При измерении уровня жидкости в глубоких емкостях для сохранения линейной зависимости модуля коэффициента отражения от величины уровня жидкости и повышения чувствительности устройства величина глубины гофрэ должна постоянно увеличиваться от нулевой до максимальной в направлении от верхнего конца волновода 6 до согласованной нагрузки 4.

Данный уровнемер позволяет существенно расширить применение уровнемеров на основе диэлектрических волноводов.

Тэк как в уровнемере участок валновода

6. находящийся в жидкости, не является волноведущим, а для измерения уровня жидкости используется только та часть волновода 6, которая находится вне жидкости, уровнемер позволяет измерять уровень всех жидкостей у которых Е2 > E >, где Ег — диэлектрическая проницаемость жидкости; Е1 — диэлектрическая проницаемость волновода 6, уровень жидкостей у коЕ1 торых Е2 где К > 1, и зависит от поперечного сечения волновода б, уровень потерных жидкостей без сужения динамического диапазона устройства, Формула изобретения

Уровнемер. содержащий источник СВЧколебаний, выход которого соединен с одним концом диэлектрического волноводэ, предназначенного для размещения в контролируемой жидкости, о т л и ч а ю щ и и С я тем, что, с целью упрощения конструкции, увеличения чувствительности и расширения класса контролируемых жидкостей, диэлектрический волновод выполнен гофрированным в виде пазов и выступов с периодом гофрэ d = — . где 4> — длина волны в диэkü

2 лектрическом волноводе, другой конец диэлектрического волновода соединен с введенной согласованной нагрузкой, источник СВЧ-колебаний выполнен в виде активного элемента, расположенного в короткозамкнутом отрезке диэлектрическо34 го волновода длиной п 4, при этом рас"тояние между активным элементом и пЯь короткозамыкателем равно l> =, где п=1,",3..., 1663517

Составитель Е. Адамов

Редактор Г, Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Заказ 2262 Тираж 385 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