Устройство для измерения положения границы раздела двух сред

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения положения границы раздела двух сред, в частности несмешивающихся жидкостей, независимо от электрофизических параметров обеих сред. Цель изобретения -обеспечение независимости результатов измерения от электрофизических параметров обеих сред. В емкости, содержащей среды 1 и 2, образующие границу раздела, размещены три отрезка длинной линии. Это два отрезка коаксиальной длинной линии 3 и 4 и отрезок двупроводной длинной линии 5, который образован наружными проводниками отрезков коаксиальной линии. Отрезки коаксиальной линии и отрезок двупроводной линии имеют на концах разные нагрузки, которые обеспечивают отличные друг от друга три зависимости соответствующих резонансных частот от координаты границы раздела сред. Блок вторичной аппаратуры 7 аключает в свой состав три генератора высокой частоты и микроЭВМ. 2 ил, U«a I t

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК

s G 01 F 23/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4731450/10 (22) 22.08.89 (46) 15.12.91. Бюл. ¹ 46 (72) А,С,Савлуков и В,И.Терешин (53) 681. 128,82(088,8} (56} Викторов В,А, Лункин Б,В„Совлукав

А.С, Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. M.: Наука, 1978, с, 119 — 131.

Авторское свидетельство СССР № 460447, кл, 6 01 F 23/28, 1973, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ

СРЕД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения положения границы раздела двух сред, в частности несмешивающихся жидкостей, независимо QT электрофизичеИзобретение относится к змерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения положения гранлцы раздела двух сред, в частности несмешивающихся жидкостей, независимо ат электрафизических параметров обеих сред.

Цель изобретения — обеспечение независимости результатов измерения от электрофизических параметров обеих сред.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг,2 — графики зависимости резонансных частот трех отрезков длиной линии ат положе:- ия границы раздела сред.

На фиг.1 введены обозначения: 1 и 2— среды, образующие границу раздела, 3— отрезок коаксиальной длинной линии, коротказамкнутый на нижнем конце и разомкнутый на верхнем конце 4 — отрезок

„„SU „„1698647 А1

2 ских параметров обеих сред. Цель изобретения — обеспечение независимости результатов измерения от электрофиэических параметров обеих сред. В емкости, содержащей среды 1 и 2, образующие границу раздела, размещены три отрезка длинной линии; Эта два отрезка коаксиальной длинной линии 3 и 4 и отрезок двупроводной длинной линии 5, который образован наружными проводниками отрезков коаксиальной линии, Отрезки коаксиальнай ликии и отрезок двупроводной линии имеют на концах разные нагрузки, которые обеспечивают отличные друг от друга три зависимости соответствующих резонансных частот от координаты границы раздела сред, Блок вторичной аппаратуры 7 включает в свой состав три генератора высокой частоты и микроЭВМ. 2 ил, кааксиальной линии, разомкнутый на нижнем конце и кораткаэамкнутый на верхнем конце, 5 —. отрезок двухпроводной длинной линии, 6 — индуктивное нагруэочное сопротивление, 7 — вторичная аппаратура, В емкости, содержащей среды 1 и 2, образующие границу разделения, размещены три отрезка длинной линии: два отрезка коаксиэльной длинной ликии 3 и 4 и отрезок двухпроводной линии 5, который образован наружными проводниками указанных отрезков кааксиальнай линии. Отрезки коаксиальной линии и отрезок двухпроводной линии имеют на концах разные нагрузки, которые обеспечивают отличные друг ат друга три . ависимасти соответствующих резонансных частот f>, f2, f3 от координаты Z границы раздела сред.

1698б47

В частности, этого можно даст«лчь, если один из отрезков коаксиальной пинии выполнить короткозамкнутым на нижнем конце и разомкнутым на верхнем конце, другой из отрезков коаксиальной линии — разомкнутым на нижнем конце и короткоэамкнутым на верхнем конце, а отрезок двухпроводной линии — нагруженным на одном из концов, например, на нижнем конце на индуктивное сопротивление, В устройстве третий о резок линии— двухпроводной линии образуется при возбуждении системы наружных проводников отрезков коаксиальной линии, как двухпроводной линии.

Все три отрезка линии являются независимыми колебательными системами, характеризуемыми своими резонансными свойствами, Блок вторичной аппаратуры 7 включает в свой состав три генератора высокой частоты и микроЭВМ. Генераторы могут быть выполнены либо по схеме автогенератора (отрезок длинной линии в цепи частотозадающей цепи, либо по схеме перестраиваемого генеоатора с настройкой на резонанс отрезка длинной линии. Для каждого отрезка длинной линии используется отдельный генератор.

Связь отрезков длинной линии со вторичной аппаратурой 7 осуществляется с помо«цью проводников, подключенных к верхним торцам отрезков длинной линии.

Устройство работает следующим образом.

На выходах генераторов блока вторичной аппаратуры 7 формируются частоты f>(), Т2(2), f3(Z), «<оторь«е поступают в м«кроЭВМ. В микроЭВМ осуществляется вычисление соотношения /2/, а затем определяется координата границы раздела сред методсм кусочно-линейной аппроксимации зависимости A(Z), На фиг,2 изображены графики зависи40 мастей резонансной частоты от координаты (Z) границы раздела сред для указанных от- 45 резкое линии 3, 4, 5 (им соответствуют кривые 8, 9 и 10). Здесь i — длина каждого отрезка линии; (1о, 12о, f3o — начальные (т,е. при наличии в емкости только одной из сред, образующих границу раздела) резонансные частоты этих отрезков линии; f<, f2, 3 — их текущие значения.

Совместное преобразование измеряемых частот f)(Z), f2(Z), f3(Z) во втор!лчной аппаратуре 7 позволяет достичь независимости результата измерения координаты Z от электрофизических параметров обеих сред.

Соотношение, которое обеспечивает такую независимость результата измерения, вытекает из рассмотрения выражений для

f1(Z), 12{4и f3(Z). Если среды-диэлектрики, à Е1, Е2 — их диэлектрические проницаемости, то указанные зависимости могут иметь вид: т1,2,3

i + (< — 1 ) cP>,2,3 (Z ) (1)

«де р1 2,3 — функция распределения энергии электромагнитного поля вдоль отрезков линии, задаваемые, в частности, подключением тех или иных нагрузок на концах отрезков линии.

Из соотношения /" / следует, что преобразуя частоты f<, f2, f3 во вторичной аппаратуре 7 согласно соотношению

A(Z (« 10 1 ) «301(«3 ) — 1 (2) можно обеспечить требуемую инвариантность результата измерения Z от величин Е1 и Е2, При наличии хотя бы одной из сред, являющейся проводником или несовершенным диэлектриком, следует хотя бы один из проводников каждого отрезка линии покрыть диэлектрической оболочкой определенной толщины. При этом обеспечивается требуемая добротность, достаточно высокая по величине, каждого из отрезков линии (резонаторов), Онтимизируя параметры нагрузочных сопротивлений отрезков линии 3, 4 и 5, можно управлять поведением зависимостей

4(Л) и f2(Z), f3(Z) и, следовательно, функции

A(Z). Например, линеиный характер зависимости для отрезка двухпроводной линии обеспечивается выбором соответствующей величины индуктивности на его конце.

Формула изобретения

Устройство для измерения положения границы раздела двух сред, содержащее два подключенных к вторичной аппаратуре отрезка длинной линии, имеющих на концах разные нагрузки, о т и и ч a «o щ е е с я тем, что, с целью обеспечения независимости результатов измерений от электрофизических параметров обеих сред, каждый отрезок длинной линии выполнен в виде отрезка коаксиальной линии, при этом наружные проводники, отрезков коаксиальной линии подключенные к вторичной аппаратуре, образуют отрезок двупроводной длинной линии, имеющей на конце нагрузку, отличную от нагрузок отрезков коаксиапьной линии.

Составитель П.Васильков

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Редактор А.Лежнина

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

Заказ 4385 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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