Устройство для измерения физических параметров объекта



Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта
Устройство для измерения физических параметров объекта

 


Владельцы патента RU 2521722:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических параметров объектов, таких как геометрические размеры изделий, расстояние до какого-либо объекта, уровень веществ в емкостях, физические свойства жидкостей и газов, находящихся в емкостях и перемещаемых по трубопроводам и т.п. Устройство состоит из датчика в виде резонатора, электронного блока для возбуждения электромагнитных колебаний в резонаторе и измерения его резонансной частоты и циркулятора с числом плеч 3 и более. К плечам циркулятора подсоединены соответствующие чувствительные элементы, в том числе идентичные, выполненные в виде приемопередающих антенн или отрезков волноводов с открытым торцом, направленных в сторону контролируемого объекта. Для измерения физических параметров жидкости чувствительные элементы могут быть выполнены в виде частично погруженных в неё отрезков волноводов. Техническим результатом является повышение чувствительности устройства. 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических параметров объектов. К числу таких параметров относятся: геометрические параметры (толщина листов; диаметр труб, стержней и др.) готовых и производимых изделий, уровень веществ в емкостях, физические свойства (плотность, влагосодержание и др.) веществ (жидкостей, газов), находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.) и перемещаемых по трубопроводам; расстояние до какого-либо объекта и т.п.

Известно устройство для определения физических параметров объектов (монография: Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: Физматгиз. 1963. С.125-128). Оно содержит датчик, представляющий собой волновод, у которого чувствительным элементом является одна из торцевых областей. В зависимости от геометрических или (и) электрофизических параметров контролируемого объекта тот или иной информативный параметр датчика, в частности, как в данном техническом решении, собственная (резонансная) частота его электромагнитных колебаний принимает соответствующую величину. Недостатком такого устройства является его невысокая чувствительность, что вызывает затруднения при проведении прецизионных измерений.

Известно также техническое решение (SU 1741033, 15.06.1992), которое содержит описание устройства, по технической сущности наиболее близкого к предлагаемому устройству и принятого в качестве прототипа. Это устройство-прототип содержит датчик в виде радиоволнового резонатора, содержащего в своей конструкции трехплечий циркулятор. Одно из его боковых плеч содержит чувствительный элемент, воспринимающий полезную информацию. В зависимости от типа чувствительного элемента можно осуществлять контактные или бесконтактные измерения. Два других плеча циркулятора подсоединены к частях волноводного резонатора.

Недостатком данного устройства является его невысокая чувствительность. Она обусловлена тем, что лишь малая часть длины такого резонатора служит для получения полезной информации о физических параметрах объекта. Лишь в этой части имеет место изменение характеристик распространения электромагнитных волн под влиянием контролируемого объекта.

Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства.

Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для измерения физических параметров объекта, включающих геометрические параметры изделий, уровень веществ в емкостях, расстояние до объекта, физические свойств вещества, содержащее датчик в виде резонатора, имеющего циркулятор, к одному из плеч которого подсоединен чувствительный элемент, и электронный блок для возбуждения электромагнитных колебаний в резонаторе и измерения его резонансной частоты, при этом циркулятор выполнен k-плечим, где k равно 3,4,…, и к каждому его плечу подсоединен соответствующий ему чувствительный элемент.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 изображена обобщенная схема устройства. На фиг.2 - схема устройства для бесконтактного измерения расстояния до объекта. На фиг.3 показана схема устройства для бесконтактного измерения физических параметров листового материала. На фиг.4 - схема устройства для контактного измерения уровня жидкости в емкости или физических свойств жидкости.

Здесь введены обозначения: 1 - контролируемый объект, 2а, 2б, …, 2к - чувствительные элементы, 3 - циркулятор, 4 - генератор электромагнитных колебаний, 5 - приемное устройство.

В данном устройстве совокупность чувствительных элементов 2а, 2б, …, 2к и k-плечевого циркулятора 3 (k=3,4,…) образует конструкцию датчика. Каждый из k чувствительных элементов 2а, 2б, …, 2к взаимодействует с контролируемым объектом. К датчику в каких-либо точках его конструкции подсоединены генератор электромагнитных колебаний 1 и приемное устройство 5. В зависимости от электрофизических и (или) геометрических параметров контролируемого объекта изменяется тот или иной информативный параметр резонаторного датчика.

Устройство работает следующим образом. С помощью чувствительных элементов 2а, 2б, …, 2к осуществляют зондирование контролируемого объекта 1. Под влиянием измеряемого физического параметра объекта имеет место изменение информативного параметра этих чувствительных элементов одновременно. Колебательные характеристики резонатора, образованного совокупностью данных чувствительных элементов 2а, 2б, …, 2к и k-плечевого циркулятора 3 (k=3,4,…), являются функциями измеряемого параметра. К числу этих колебательных характеристик резонатора относятся: его собственная (резонансная) частота электромагнитных колебаний, число типов колебаний, возбуждаемых в фиксированном диапазоне частот, и др.

Циркулятор 3, являющийся в данном устройстве k-плечим циркулятором (k=3,4,…), есть невзаимное устройство. Специфические особенности таких ферритовых невзаимных устройств освещены в литературе (монографии: 1) Абрамов В.П., Дмитриев В.А., Шелухин С.А. Невзаимные устройства на ферритовых резонаторах. М., Радио и связь. 1989. 200 с.; 2) Милованов О.С., Собенин Н.П. Техника сверхвысоких частот. М., Атомиздат. 1980. 464 с. С.223-227).

При этом, в отличие от устройства-прототипа, в условие резонанса (баланса фаз) входит многократно (в k раз, где k=3,4,…) увеличенное значение фазового сдвига, обусловленного полезным одновременным взаимодействием всех чувствительных элементов с контролируемым объектом 1. Следствием этого является повышение чувствительности к измеряемому параметру в соответствующее число раз. Упомянутое условие резонанса в общем случае имеет следующий вид:

где L - общая длина волноводного тракта вне области зондирования, βn=2πfnф - фазовая постоянная, fn - собственная частота электромагнитных колебаний n-ого типа резонатора, x - величина измеряемого прараметра, Δφ - фазовый сдвиг, обусловленный взаимодействием каждого чувствительного элемента с контролируемым объектом, k - число чувствительных элементов, νф - фазовая скорость электромагнитной волны в резонаторе, которую, не нарушая общности, считаем одинаковой во всех элементах волноводного тракта. Здесь также, не нарушая общности результатов, считаются все чувствительные элементы идентичными, обеспечивая их одинаковое взаимодействие с контролируемым объектом 1.

Из (1) находим

и, следовательно, чувствительность S данного резонаторного датчика есть

где - чувствительность датчика с одним рабочим торцом резонатора. Соотношение (3) показывает, что значение чувствительности S в k раз превышает ее значение S0 при k=1.

Из данного соотношения вытекают другие формулы, описывающие зависимость информативных параметров от измеряемого параметра для каждого конкретного случая.

На фиг.2, 3 и 4 приведены конкретные примеры применения данного устройства.

На фиг.2 - схема устройства, предназначенного для бесконтактного измерения расстояния до контролируемого объекта 1 - поверхности материала. Здесь в качестве чувствительных элементов 2а, 2б, …, 2к используют приемо-передающие антенны, направленные в сторону данной поверхности. Эти антенны подключены к соответствующим плечам циркулятора 3.

В зависимости от величины расстояния антенн до данной поверхности изменяются колебательные характеристики резонатора, в частности, число N типов колебаний (резонансов) при девиации частоты f генератора (4 на фиг.1) в фиксированных пределах [f1, f2].

Условие резонанса (1) принимает в данном случае следующий вид (дисперсию в волноводе не учитываем, что не влияет существенно на рассмотрение вопросов, связанных с оценкой чувствительности датчика):

где β=2πfn/c, L - длина волновода, x - расстояние от антенн до контролируемой поверхности, c - скорость света (в общем случае это есть фазовая скорость νф волны в свободном пространстве).

Из соотношения (4) находим

При девиации частоты f генератора 7, подключенного к элементу связи 5, в фиксированных пределах file:///fif2~/-, число N возбуждаемых типов колебаний (резонансных импульсов) есть

где

Число возбуждаемых резонансных импульсов служит здесь в качестве информативного параметра. Чувствительность S выражается при этом формулой:

Для резонатора с измерительным волноводом той же длины, но с одной "рабочей" антенной (другой торец волновода короткозамкнут) формулы, аналогичные формулам (6) и (7), имеют вид:

Отсюда видно, что чувствительность S датчика с k "рабочими" антеннами в k раз выше чувствительности S0 аналогичного датчика, имеющего одну "рабочую" антенну. Информативным параметром может являться величина , соответствующая переменной составляющей в сумме (6) и не зависящая от параметров измерительного волновода.

Таким образом, применение бесконтактных датчиков с двумя торцевыми зондами (антеннами) обеспечивает проведение дистанционных дискретных отсчетов расстояния (уровня вещества) с повышенной чувствительностью. Точность измерений возрастает с уменьшением длины зондирующей волны. Выходная характеристика датчика N(x) является функцией расстояния до контролируемой поверхности.

Погрешность ΔN счета числа N резонансных импульсов определяет величину погрешности Δx определения расстояния

в то время как в случае аналогичного датчика с одной "рабочей" антенной

т.е. в k раз больше.

В соответствии с (10) в диапазоне частот, например, от f1=5 ГГц до f2=10 ГГц при k=3 абсолютная погрешность измерений, обусловленная ошибкой ΔN в счете числа резонансных импульсов на единицу (ΔN=1), составляет величину Δx=5 мм. Например, в диапазоне измерения 0÷1000 мм это соответствует относительной погрешности δ=0,5%. При f1=9 ГГц, f2=11 ГГц и ΔN=1 будем иметь: Δx=1,25 см, чему в диапазоне измерения 0÷1000 мм соответствует величина δ=1,25%, а в диапазоне 0÷10000 мм - величина δ=0,125%.

Следовательно, рассматриваемые дискретные измерения расстояния (уровня) являются высокоточными и характеризуются малым постоянным шагом дискретности, определяемым величиной девиации [f1, f2] частоты.

Отметим, что учет частотной дисперсии в измерительном волноводе не вносит принципиальных изменений в полученные результаты (имеют место количественные изменения, существенно не изменяющие порядок полученных оценок).

На фиг.3 - схема устройства для измерения малых расстояний, параметров листовых материалов, в том числе диэлектрических и металлических листов (в последнем случае требуется наличие двух аналогичных рассматриваемых резонаторов, установленных с обеих сторон металлического листа; на фигурах это не показано). Здесь интересующими параметрами часто являются толщина листа, его влагосодержание (в случае диэлектриков) и др. Для проведения измерений каждый из чувствительных элементов 2а, 2б, …, 2к выполнен в виде отрезка волновода, один торец которого подсоединен к соответствующему плечу k-плечевого циркулятора 3, а другой открыт и направлен в сторону контролируемого листа. При этом изменяется электрическая длина каждого участка длины резонатора, содержащего чувствительный элемент и, как результат, его используемый информативный параметр в зависимости от измеряемого физического параметра листа. В частности, информативным параметром может служить резонансная частота fn электромагнитных колебаний данного резонатора.

Для схемы на рис.3 условие резонанса может быть записано следующим образом:

Здесь x - измеряемое расстояние, L0 - общая длина волноводного тракта вне области зондирования; βn=2πfnф - фазовая постоянная, fn - резонансная (собственная) частота n-ого типа электромагнитных колебаний резонатора; νф - фазовая скорость электромагнитных волн в резонаторе; βn=2πfn/c; c - скорость света; k=1,2,… - число зондирований.

При бесконтактном измерении малых расстояний (x<<L0) фазовую скорость νф электромагнитных волн в резонаторе считаем, не нарушая общности рассмотрения, равной скорости с волн на участке длиной x, т.е. в пространстве между волноводом и контролируемой поверхностью.

С учетом этого из соотношения (12) следует

Чувствительность Sk=dfn/dx к измеряемому расстоянию x, как следует из (13), есть

где x<<L. Отсюда видно, что чувствительность прямо пропорциональна числу k зондирований поверхности листового материала. Отметим, что диапазон однозначности измерений снижен в k раз по сравнению с тем случаем, когда k=1.

Приведем оценки, характеризующие увеличение чувствительности. Для этого рассмотрим соотношения (12) и (13). При L0=0,1 м, k=4, n=6 (это соответствует, в частности, колебаниям типа H016), c=3·108 м/с из формулы (13) следует f6≈9 ГГц. Здесь учтено, что x<<L0, например, x≈0,02. Если Δx=0,001 м, то, как следует из (13), этому изменению расстояния (зазора) соответствует изменение собственной частоты, равное Δf=36 МГц; если же k=1, то Δf=9 МГц, т.е. только выбором числа k зондирований при прочих равных условиях можно многократно (в данном примере в четыре раза) увеличить чувствительность, а, значит, и точность измерений малого расстояния x.

При контактном измерении (фиг.3) физических свойств объекта 1, в частности листового диэлектрического материала, фазовая скорость νф электромагнитных волн в резонаторе не равна скорости света с, а является функцией электрофизических свойств контролируемого объекта 1. Так, если этот объект является диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, то ν ф = с / ε . В этом случае условие резонанса может быть записано следующим образом:

Здесь d - фиксированное расстояние (толщина листа), проходимое электромагнитной волной в диэлектрике в одном (прямом или обратном) направлении, отражаясь от противоположной стороны диэлектрического листа. Этот лист может быть расположен на металлическом основании. Из (15) находим

Отсюда следует, что, измеряя fn, возможно определить значение как ε, так и d, если одна из этих величин известна.

Измеряя ε, можно определить теоретически или (и) экспериментально функционально связанные с ней физические свойства: влагосодержание W(ε), плотность ρ(ε) и др. (монографии: 1) Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука. 1980. 280 с; 2) Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат. 1989. 208 с.).

Устройство на фиг.4 предназначено для измерения физических параметров жидкостей, в частности, уровня жидкости в какой-либо емкости, физических свойств (влагосодержания, плотности и др.). Здесь в качестве чувствительных элементов 2а, 2б, …, 2к используют волноводы, частично погружаемые в контролируемую жидкость. Она заполняет (частично) каждый волновод по его длине. В качестве информативного параметра здесь целесообразно использовать резонансную частоту электромагнитных колебаний данного резонатора; также возможно применять упомянутое выше число типов колебаний, возбуждаемых в фиксированном диапазоне частот. Выбор конкретного информативного параметра диктуется спецификой решаемой задачи, электрофизическими свойствами контролируемой жидкости. Для регистрации информативного параметра предназначено приемное устройство на фиг.1.

При измерении уровня жидкости путем приема электромагнитных волн, отраженных от поверхности жидкости, в зависимости от уровня жидкости изменяются колебательные характеристики резонатора, в частности число N типов колебаний (резонансов) при девиации частоты f генератора (4 на фиг.1) в фиксированных пределах [f1, f2]. В данном случае соотношение для зависимости N от уровня x жидкости, отсчитываемого от верхних торцов волноводов, описывается соотношениями, аналогичными соотношениям (4)÷(11) для схемы на фиг.2.

Данные варианты применения данного устройства следует рассматривать лишь как примеры. Иные задачи требуют выполнения пригодных для их решения различных типов и форм чувствительных элементов, что не меняет сущности данного технического решения.

Таким образом, данное устройство позволяет производить измерения с высокой чувствительностью. Выбор конструктивных параметров датчика данного устройства определяется спецификой той или иной решаемой задачи. Область применения устройства охватывает различные задачи, в которых требуется определять бесконтактным или контактным путем физические свойства веществ, материалов и изделий, их геометрические и иные параметры, расстояния до различных объектов.

Устройство для измерения физических параметров объекта, включающих геометрические параметры изделий, уровень веществ в емкостях, расстояние до объекта, физические свойства вещества, содержащее датчик в виде резонатора, имеющего циркулятор, к одному из плеч которого подсоединен чувствительный элемент, и электронный блок для возбуждения электромагнитных колебаний в резонаторе и измерения его резонансной частоты, отличающееся тем, что циркулятор выполнен k-плечим, где k равно 3, 4, …, и к каждому его плечу подсоединен соответствующий ему чувствительный элемент.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована для измерения уровня жидкостей, преимущественно в резервуарах. Способ содержит формирование и подачу кодированных электрических импульсов заданной длительности.

Изобретение относится к технике контроля и измерения уровня жидкостей преимущественно в резервуарах. Магнитострикционнй уровнемер содержит чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, обмотку, намотанную на диэлектрическую трубку, поплавок с магнитами, размещенными вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, блок определения уровня, генератор электрического импульса, подключенный к обмотке, пьезоприемник и формирователь цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, соединенный с пьезоприемником через усилитель преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, входы которого соединены соответственно с генератором электрического импульса и формирователем цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, а выход с входом блока определения уровня.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, оно может быть применено для измерения массы криогенных жидкостей в металлических емкостях. Предлагается способ определения количества диэлектрической жидкости в металлической емкости, при котором в первом цикле измерений излучают электромагнитные волны фиксированной частоты f1, для которой длина волны λ1 в свободном пространстве меньше характерного размера полости, в пространство, ограниченное металлической оболочкой емкости, циклически изменяют конфигурацию полости, выводят часть мощности электромагнитного поля из полости и измеряют среднее за цикл значение выводимой из полости мощности Р1 электромагнитного поля на длине волны λ1.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно: к устройствам измерения уровня жидкости методом импульсной звуколокации границы раздела газовой и жидкой фаз в согласованном акустическом волноводе.

Уровнемер // 2491519
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости в условиях значительных изменений диэлектрической проницаемости газовой среды над ее уровнем, преимущественно для контроля уровня воды в энергетических паровых котлах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня и границы раздела двух продуктов в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в качестве средства пожаротушения с высокоточным определением массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в баллоне и ее уменьшения вследствие возможной утечки из баллона.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. Способ заключается в том, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, затем выделяют сигнал биений на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, производят прямое непрерывное вейвлет-преобразование сигнала биений за время периода модуляции, в полученном вейвлет-спектре сигнала биений находят точки локальных экстремумов, экстраполируют их прямой линией, находят точку пересечения этой линии с осью ординат масштабных коэффициентов - a, по полученному коэффициенту с помощью функции преобразования, построенной для используемого вейвлета, определяют разностную частоту, по которой судят об уровне жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности измерения уровня жидкости в емкостях. 4 ил.

Изобретение относится к технике контроля и измерения уровня жидкостей, преимущественно в резервуарах. Техническим результатом является уменьшение погрешности измерения уровня жидкости. В способе определения уровня жидкости магнитострикционным уровнемером производят измерение температуры конца звукопровода, погруженного в жидкость, с учетом измеренной температуры определяют скорость звука в звукопроводе, измеряют второй интервал времени от момента подачи импульса на обмотку катушки возбуждения до момента формирования прямых электрических колебаний на пьезоприемнике, и определяют расстояние от конца звукопровода уровнемера до уровня жидкости по разности второго интервала времени от момента подачи импульса на обмотку катушки возбуждения до момента формирования отраженных от конца проволоки электрических колебаний на пьезоприемнике, и первого интервала времени. Кроме того, определяют в качестве контрольной сумму первого и второго интервалов времени при отсутствии помех, а все измерения при наличии помех, не удовлетворяющие контрольной сумме, отбрасывают. В магнитострикционный уровнемер, содержащий чувствительный элемент с помещенным в диэлектрическую трубку звукопроводом из магнитострикционного материала, обмотку, намотанную на диэлектрическую трубку, систему поплавков с магнитами, размещенных вокруг изолирующей оболочки с возможностью перемещения вдоль нее, генератор электрического импульса, блок определения уровня, генератор электрического импульса, подключенный к обмотке, пьезоприемник и формирователь цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, соединенный с пьезоприемником через усилитель преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, блок определения интервала времени между моментом времени формирования магнитоупругого эффекта и моментом времени формирования пьезоэлектрического эффекта, входы которого соединены соответственно с генератором электрического импульса и формирователем цифрового импульса из преобразованных электрических колебаний с пьезоприемника, а выход со вторым входом блока определения уровня, в отличие от известного, введен датчик температуры, установленный у конца звукопровода, погружаемого в жидкость, и связанный с блоком определения уровня. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения объемов металлических полостей произвольной формы, а также для измерения количества (объема, массы) содержащихся в таких полостях веществ, занимающих произвольное положение в объеме емкости, в том числе и имеющих многосвязную конфигурацию. Область применения данного устройства включает проведение измерений количества вещества в емкости в условиях невесомости и на транспортных средствах, когда нет горизонтальной границы раздела сред, т.е. когда задачу измерения количества невозможно свести к задаче измерения уровня вещества в емкости. Предлагаемое устройство для измерения количества вещества в металлической емкости содержит датчик в виде полости емкости, служащей объемным резонатором, к которому подсоединены генератор электромагнитных колебаний, модулированных по частоте в диапазоне [f1, f2], и последовательно соединенные детектор и регистратор числа типов колебаний, возбуждаемых в емкости. Устройство содержит дополнительно не менее одного подключенного к емкости генератора электромагнитных колебаний, модулированных по частоте, причем диапазон изменения частоты каждого из этих генераторов составляет часть поделенного на поддиапазоны [f1, f1], [f1, f2], …, [fk-1, fk], [fk, f2] диапазона [f1, f2], отличную от диапазонов изменения частоты других генераторов. Каждый из генераторов может быть подсоединен к емкости с помощью соответствующей линии связи. Устройство может содержать сумматор мощности, ко входам которого подсоединены все генераторы, а выход которого подсоединен к емкости с помощью одной линии связи. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости, преимущественно в резервуарах. Уровнемер содержит звукопровод, блок обработки, поплавок, установленный на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль него, проводящий элемент, выполненный непрерывным и по длине звукопровода прилегающим к нему для прохождения в отверстие поплавка без трения, генератор электрических импульсов, соединенный с первым входом блока обработки и с проводящим элементом, акустический преобразователь, соединенный с верхним концом звукопровода и с усилителем-формирователем, выход которого соединен со вторым входом блока обработки, а поплавок содержит расположенные соосно с его отверстием тороидальный трансформатор и катушку возбуждения с незамкнутым магнитопроводом, в котором в отличие от прототипа генератор электрических импульсов, проводящий элемент, тороидальный трансформатор и катушка возбуждения образуют цепь передачи вырабатываемого генератором электрического импульса для возбуждения магнитострикции в звукопроводе, причем этот же импульс является импульсом отсчета для блока обработки. Изобретение позволяет повысить надежность и точность измерения путем упрощения устройства и уменьшения этапов преобразования сигнала, а также увеличения мощности импульса, возбуждающего эффект магнитострикции. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Радиоволновое фазовое устройство для определения уровня жидкости содержит генератор СВЧ фиксированной частоты, подсоединенный через первый делитель мощности, основной вывод направленного ответвителя и циркулятор к приемо-передающей антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности жидкости по нормали к ней и приема отраженных электромагнитных волн. Устройство также содержит первый смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно вспомогательный вывод направленного ответвителя и вывод циркулятора через второй делитель мощности, второй смеситель, первый делитель частоты на N и второй делитель частоты на N. При этом первый и второй входы второго смесителя соединены соответственно через первый и второй делители частоты на N со вторыми выходами первого и второго делителя мощности, а выход второго смесителя соединен с вычислительным блоком. Технический результат - повышение точности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ измерения уровня жидкости в емкости, при котором размещают в емкости с диэлектрической жидкостью вертикально волноводный резонатор, уровень x жидкости в котором равен ее уровню в емкости, возбуждают в нем электромагнитные колебания и измеряют их резонансную частоту. На резонансной частоте fn(x) возбуждают во всем объеме резонатора электромагнитные колебания типа, для которого fn(x) выше критической частоты fnкр для волны данного возбуждаемого типа в волноводе, при значении x, меньшем некоторого значения x1, при котором fn(x1) выше fnкр, и измеряют fn(x), а при значении x, большем x1, при котором fn(x1) ниже fnкр, возбуждают во всем объеме резонатора на резонансной частоте fk(x) электромагнитные колебания типа, для которого fk(x) выше критической частоты fkкр для волны данного возбуждаемого типа в волноводе, с изменением значения fn(x1) до значения fk(x1) при х=х1, и измеряют fk(x). Конструктивные параметры резонатора могут быть выбраны исходя из условия fn(x1)=fk(x1). 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня электропроводной жидкости в различных открытых емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Предлагается способ определения уровня жидкого металла в технологической емкости, поступающего в нее из другой технологической емкости в виде струи, при котором возбуждают продольные электромагнитные колебания в открытом СВЧ резонаторе, образуемом совокупностью металлического зеркала над поверхностью жидкого металла и этой поверхностью. При этом струю жидкого металла подают через отверстие в центральной части металлического зеркала, при этом радиус кривизны металлического зеркала соизмерим с расстоянием между ним и поверхностью жидкого металла, а в образуемом открытом СВЧ резонаторе продольные электромагнитные колебания возбуждают с азимутальным индексом не менее 20 на фиксированной резонансной частоте и находят ее значение, по которому судят об уровне жидкого металла. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение области применения. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости, в частности для измерения уровня воды, нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей. Предлагается способ измерения уровня жидкости, при котором в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны с первой частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют первую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн. После этого в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны со второй частотой, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют вторую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, по измеренным значениям первой и второй разности фаз судят об уровне жидкости в емкости. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и, в частности, касается измерительного устройства для измерения уровня наполнения, измерения разделительного слоя или определения свойств наполняющего материала, которое состоит из: первого волноводного устройства с устройством ввода для проведения первого измерения и замеряющего устройства для проведения второго измерения, которое представляет собой второе волноводное устройство с вторым устройством ввода, при этом устройства ввода служат для присваивания потенциала и опорного потенциала и имеют развязку потенциалов. Также изобретение включает в себя устройство управления, измерительный прибор для измерения уровня наполнения, способ эксплуатации измерительного устройства, компьютерочитаемый носитель информации, применение измерительного устройства для измерения эмульсии и применение измерительного устройства для определения свойств среды. Технический результат заключается в реализации указанных выше устройств и их назначений. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение может быть использовано для высокоточного измерения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в емкости, например для измерения уровня нефтепродуктов. Техническим результатом является увеличение чувствительности и точности измерений. В предлагаемом способе измерения уровня жидкости размещают в емкости с диэлектрической жидкостью вертикально волноводный резонатор, уровень x жидкости в котором равен ее уровню в емкости, возбуждают в нем электромагнитные колебания и измеряют их резонансную частоту. Электромагнитные колебания возбуждают во всем объеме резонатора, у которого нижняя часть имеет уменьшенное поперечное сечение, на резонансной частоте fn(x) типа колебаний, для которого fn(x) выше критической частоты fnкр нижней части волновода уменьшенного сечения для волны данного типа, при значении x, меньшем некоторого значения x1, при котором fn(x1) выше fnкp, и измеряют fn(x), а при значении x, большем x1, при котором fn(x1) ниже fnкр, электромагнитные колебания возбуждают в объеме резонатора, кроме его нижней части уменьшенного сечения, на резонансной частоте fk(x) типа колебаний, для которого fk(x) выше критической частоты fkкр верхней части волновода для волны данного типа, причем fkкр<fnкр, с изменением значения fn(x1) до значения fk(x1) при x=x1, и измеряют fk(x). 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх