Способ контроля сплошности потока диэлектрической жидкости
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике с помощью электромагнитных волн и может быть использовано для контроля фазового состояния охлаждающих жидкостей. Цель изобретения - повышение чувствительности . Способ контроля сплошности потока диэлектрической жидкости заключается в том, что контролируемую жидкость пропускают через диэлектрическую трубку, размещаемую в линии передачи электромагнитной волны, в которой возбуждают азимутально-симметричное поле, и измеряют фазовое время запаздывания электромагнитной волны, по величине которого судят о сплошности исследуемой диэлектрической жидкости, при этом в качестве линии передачи используют диафрагмированный волновод, а фазовую скорость электромагнитной волны выбирают равной J3/2 скорости электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости . 3 ил. С
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (1) G 01 N 22/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4616991/09 (22) 19, 10. 88 (46) 15.03.92. Бюл. У 10 (71) Московский институт электронногс машиностроения (72) B.Н.Пчельников, P.M.Дымшиц и М.А.Яворский (53) 621.317.39 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 672551, кл. G 01 N 22/00, 1979.
Авторское свидетельство СССР
_#_9 573070, кл. G 01 N 22/00, 1977. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СПЛОШНОСТИ ПОТОКА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике с помощью электромагнитных волн и может быть использовано для контроля фазового состояния охлаждающих жидкостей. Цель
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к средствам контроля фазового состояния охлаждающих жидкостей (например, воды), и может быть использовано для оптимизации теплообменных процессов в энергетических установках атомных электростанций.
Известен способ измерения сплошности, заключающийся в том, что контролируемый поток пропускают по оси диафрагмированного волновода, возбуждают в.диафрагмированном волноводе электромагнитную волну с частотой, близкой к критической, и измеряют затухание волны, по значению которогс
„SU,,1 19973 Д1
2 изобретения — повьппение чувствительности. Способ контроля сплошности потока диэлектрической жидкости заключается в том, что контролируемую жидкость пропускают через диэлектрическую трубку, размещаемую в линии передачи электромагнитной волны, в которой возбуждают азимутально-симметричное поле, и измеряют фазовое время запаздывания электромагнитной волны, по величине которого судят о сплошности исследуемой диэлектрической жипкости, при этом в качестве линии передачи используют лиафрагмированный волновод, а фазовую скорость электромагнитной волны выбирают равной
4 3/2 скорости электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости. 3 ил. судят о сплошности контролируемого потока.
Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, присущая измерению затухания.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являет я способ контроля сплошности, заключающийся в том, что контролируемый поток пропускают в электромагнитном поле поверхностной волны, распространяющейся в спиральной замедляющей системе, измеряют фазовое время задержки поверхностной волны, по вели-. чине которого судят о сплошности потока.
1719973 4
Недостатком указанного способа является низкая чувствительность. Это, объясняется тем, что при достаточно .равномерном распределении напряжен5 ности электрического поля внутри . контролируемого потока, необходимом для однозначности получаемой информации, что имеет место при относительно низких частотах, большая часть энергии волны проходит в области снаружи спирали и скорость волны слабо зависит от сплошности контролируемого потока, т,е. чувствительность оказыва. ется низкой. 15
Цель изобретения - повышение чувствительности.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в качестве линии передачи используют диафрагмированный 2р волновод, а фазовую скорость элек т омагнитной волны выбирают равной 3/2 скорости электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости. 25
Вновь введенные признаки обуславливают появление нового свойства, заключающегося в том, что энергия электромагнитного поля распределена равномерно по поперечному сечению контролируемого потока при относительно большом значении запасенной энергии на единицу длины системы.
На фиг. 1 изображено положение контролируемого потока диэлектрической жидкости в поле электромагнитной волны на фиг. 2 — схема, иллюстри рующая предлагаемый способ, на фиг. 3— эпюра распределения квадратов продольной составляющей электрического поля Е и радиальной составляющей электрйческого поля Е .
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Поток контролируемой диэлектричес- 45 кой жидкости 1 проходит через диэлектрическую трубу 2 цилиндрической формы. Снаружи диэлектрической трубы 2 располагают диафрагмированный волновод 3 в котором с помощью генератоЭ
50 ра 4 электромагнитных колебаний возбуждают эдектромагнитную волну аксиально-симметричного типа. Прошедшая через диафрагмированный волновод 3 электромагнитная волна падает на фазометр 5, регистрирующий изменение
55 фазы волны, вызванное изменением ее фазовой скорости при изменении сплош- ности контролируемого потока диэлектрической жидкости 1. При уменьшении сплошности (например, при появлении пузырьков пара) уменьшается средняя диэлектрическая проннцаемость Я и, следовательно, фазовая скорость электромагнитной волны. При этом уменьшение базовой скорости тем больше, чем больше запасенная в объеме, заполненном потоком диэлектрической. жидкости
1, энергия электрического поля по отношению к энергии волны, запасенной во всем волноводном тракте 3. Энергия электрического поля Уе внутри потока диэлектрической жидкости 1 складывается из энергии радиальной составляющей электрического поля Ег и продольной ее составляющей EZ где Š— диэлектрическая проницаемость вакуума
Я вЂ” относительная диэлектрическая проницаемость контролируемой диэлектрической жидкости
На фиг. 3 представлены зависимости
Е (кривая б) и Е „ (кривая 7) от радйуса r внутри потока. При этом кривая 6 пропорциональна 1 (re), а кривая 7 — P /Яг?2 (гЯ), где То, функции Бесселя первого рода, Ы Гс р о— волновое число в вввууме, где P — магнитная проницаемость вакуума, 52 — поперечная постоянная, связанная с фазовой постоянной 13 и волновым числом k соотношением
= k2 C - g 2 . Кривые 6 и 7 демонстрируют возможность получения независимости.суммарной мощности W8 от радиуса r.
Действительно, суммарное распределение энергии электрического поля по радиусу r в заполненной жидкостью цилиндрической области пропорционально следующей величине:
Д2 (Г) - T2 (rg) + <-и — 2 (kg) о Q2
Полагая rg c 0,5 (включая г = а, где а — внешний радиус потока) и раскладывая функции Бесселя в ряд около нуля, после простейших преобразований находим (гф 2 (r® 2
1 — — — — — + — -- — - . е 2 4
Из полученного выражения следует, что Ме = сопзt при (Ъ = 2Я . Последнее условие выполняется при (2
= 2/3(k2P) т.е. при фазовой скорости волны, равной - 3/2 скорости плоской электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости. Постоянство энергии электрического поля
1 719973 по сечению контролируемой диэлектрической жидкости обуславливает независимость изменения фазовой скорости электромагнитной волны от положения пузырьков воздуха в потоке.
Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность измерения сплошности диэлектрической жид- 10 кости.
Формула изобретения
Способ контроля сплошности потока диэлектрической жидкости, заключающийся в том, что контролируемую диэлектрическую жидкость пропускают через диэлектрическую трубку, которую размещают в линии передачи электромагнитной волны, возбуждают в линии передачи азимутально-симметричное поле и измеряют фазовое время запаздывания электромагнитной волны, по величине которого определяют сплошность потока исследуемой диэлектрической жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в качестве линии передачи используют диафрагмированный волновод, а фаэовую скорость электромагннтной волны выбнравт равной 3/2 скорости электромагнитной волны в контролируемой диэлектрической жидкости.
1?199?3
Составитель Ю.Пчельников
Редактор М.Петрова Техред М,Дидык Корректор М.Самборская
Заказ 768
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Тираж
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
