Высокочастотный датчик сплошности потоков двухфазных сред
СО1ОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 22/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
" йюжу
Ь
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4275147/09 (22) 15.05.87 (46) 07.10.91. Бюл, N. 37 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) В.В.Данилов, И.С.Мамедов и Ю.П.Филиппов (53) 535.243 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1293612, кл. G 01 N 27/22, 1984. (54)(57) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК
СПЛОШНОСТИ ПОТОКОВ ДВУХФАЗНЫХ
СРЕД, содержащий металлический цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально размещен отрезок линии передачи, выполненный в виде металлического стержня и образующий с металлическим корпусом кольцевой канал, состоящий из рабочего участка и двух вспомогательных участков, расположенных симметрично рабочему учаИзобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению параметров потока двухфазных криогенных сред, транспортируемых по трубопроводам и магистралям.
Целью изобретения является повышение чувствительности.
На чертеже изображен высокочастотный датчик сплошности потоков двухфазных сред, разрез.
Датчик сплошности потоков двухфазных сред содержит металлический цилиндрический корпус 1, металлический стержень
2, центрирующие вставки 3, переходники 4, диэлектрические втулки 5, петли 6 связи и
5U 16828у6 А1 стку, две диэлектрические втулки, расположенные на вспомогательных участках кольцевого канала,отлича ющий ся тем, что, с целью повышения чувствительности, вспомогательные участки кольцевого канала выполнены идентичными рабочемуучастку, причем геометрические размеры вспомогательного и рабочего участков выбиРаютсЯ из УсловиЯ 100(Rp-R1) « I1<
< fRpIp/(Rp R1)j(e„/Е1) пРи In(R1/Rg) где е и я1 — диэлектрические проницаемости жидкой фазы среды и материала диэлектрических втулок;
lp и 11 — длины рабочего и вспомогательного участков;
Rp, R1 и Rg — РаДИУсы, внУтРенней части ,металлического цилиндрического корпуса на рабочем участке, металлического стерж- ня на рабочем и вспомогательном участках соответственно. высокочастотные герметичные разъемы 7.
ВСпомогательные участки длиной 11 каждый образованы диэлектрическими втулками 5 и металлическим цилиндрическим корпусом
1, а рабочий участок длиной lp — металлическим стержнем 2 и металлическим цилиндрическим корпусом 1.
Высокочастотный датчик сплошности потоков двухфазных сред работает следующим образом.
На датчик как на резонатор с помощью одной из петель 6 связи подается элекромагнитное излучение от генератора качающейся частоты. Выходной сигнал снимается с помощью второй петли 6 связи и подаегся
1682896 на вход блока индикации прибора для исс. ледования АЧХ, на экране которого отображается резонансная кривая. Резонансная частота является функцией сплошности двухфазного потока, протекающего внутри датчика по кольцевому каналу. Стабилизация потока осуществляется на входном вспомогательном участке, причем его длина должна удовлетворять условию
I s >100(Во — R 1), где Ro и Й1 — радиусы внутренней части корпуса 1 и стержня 2 на рабочем участке соответственно.
Однако выполнение вспомогательных участков цилиндрической формы с достаточной для гидродинамической стабилизации потока длиной одновременно может ухудшить сигнальные и шумовые параметры датчика из-за того, что импеданс вспомогательных участков, помимо основной индуктивной части, имеет и малую емкостную часть, играющую роль паразитной емкости, Для уменьшения величины этой емкости необходимо увеличивать отношение радиусов коаксиала на вспомогательH0 M участке, что обеспечивается увеличением радиуса R> или уменьшением радиуса Б стержня 2 на вспомогательном участке и использованием дополнительной диэлектрической втулки 5 для сохранения идентичности вспомогательных и рабочего участков, 5 Малость влияния подводящего вспомогательного участка на сигнальные о шумовые параметры датчика определяется выполнением условия (It/Ip) (å1/е,) R In R1/82<1, Ио которое при соотношении Я1/Rz, удовлетворяющем неравенству In К1/Rz >+1, принимает вид
15 где å - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрических втулок; ох — диэлектрическая проницаемость жидкой фазы контролируемого двухфазного потока.
8ысокочастотный датчик, изготовленный для исследования параметров двухфазных потоков гелия, имеет следующие параметры: рабочая частота 218 МГц, добротность 500, сигнальный диапазон, опре25 деляемь1й разностью резонансных частот датчика при заполнении его паром и жидкостью, 3,5 МГц.
