Устройство для измерения влажности

Устройство для измерения влажности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В

О П С А Н -И E

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (») 444096

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б)) Зависимое от авт. свид-ва— (22) Заявлено27.09.71 (21) 1704757/18-10 с присоединением заявки № (32)Приоритет: (43) Опубликовано05 09 74. Бюллетень Ме35 (45) Дата опубликования описания 20.06 75 (51) М. Кл, С. Ol n. 23/24

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК

551.5О8.7 (OHH.H) (72) Автор изобретения

А. А. Демьянов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

Изобретение относится к измерительной1 технике и может найти применение при контроле ка чества веществ, напри м ер при определении содержания влаги.

Известные устройства для измерения влажности, содержащие размещенный на трубопроводе рабочий датчик, включенный в мостовую измерительную схему, компенсационный датчик, генераторы СВЧ и КВЧ, блок питания с генератором НЧ, волновод- 10 ный тракт, дифференциально-трансформаторную катушку, соединенную с подвижной пластиной, перемещаемой реверсивным двигателем системы поиска и экстре-! мального регулирования, и регистрирующий Q прибор, не позволяют корректировать показания устройства на трех частотах.

Бель изобретения — коррекция измерения искомого параметра по физико-химическому составу и температуре на трех ча- 20 стотах.

Для достижения поставленной цели в предлагаемом устройстве на трубопроводе совместно с перестраиваемым ответвителем размещен компенсационный емко- И стный датчик, включенный через дополнительный ответвитель КВЧ в мостовую измерительную схему, BoAKfllo÷åííóþ к аналитическому устройству, выход которого соединен с дифференциально-трансформаторной катушкой.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из мостовой схемы, 1, блока 2 IIHTBHHB с генератором нивкой частоты, генератора 3 СВЧ и КВЧ, развя- .ьтваюшего аттенюатора 4, ответвителя 5, предназначенного для вводя СВЧ энерт ии, перестраиваемого направленного ответвнтеля 6, емкостногэ датчика 7 систе." ы 8 п..иска и экстремального регулирования, дифференциально-трансформаторной катушки

9, аналитического устройства 10 с регистрирующим прибором 11.

Система 8 содержит детектор 1 2, ус.илители 13, выпрямитель 14, днфференттиалт,— ное устройство l 5, р версивный двигател

1 6 с пластинМ 1. 7 и кулачком 1 8.

444096

Устройство работает следующим обра1 зом.

Сигнал от генератора 3 через развязываюший аттенюатор 4 и ответвитель 5 подается в трубопровод с исследуемым вещест- 5 вом Затем сигнал поступает в ответвитель

6. При изменении влагосодержания изменяется постоянная распространения электромагнитной волны в трубопроводе. Это вызывает изменение сигнала на выходе отl0 ветвителя 6, электродинамические парамет.ры которого изменяются при перемещении подвижной пластины. При равенстве фазовых постоянных в трубопроводе и ответвляющем канале сигнал на выходе детектора 12

15, максимален, Следовательно, применяя систему 8 поиска и экстремального регулирования и фиксируя положение подвижной пластины с помощью дифференциально-трансформаторной катушки 9, можно определять содержание влаги.

Таким образом, при изменении влагосодержаний изменяется сигнал на выходе детектора. Этот сигнал усиливается усилителем 13, выпрямляется выпрямителем 14 и поступает на дифференцирующее устройство 15, которое определяет знак производной сигнала. Направление вращения двигателя 1 6 зависит от знака производной.

Как только положение пластины 17, приводимой в движение кулачком 18, находящимся на оси реверсивного двигателя 16, окажется таким, что сигнал на выходе детектора 12 максимален, то производная равна нулю и система находится в равновесии. Новое положение пластины фиксируется дифференциально-трансформаторной катушкой 9. С нее сигнал, пропорциональный влагосодержанию, поступает на аналитическое устройство 10.

Кроме того, с блока 2 питания берется сигнал низкой частоты и подается через мостовую схему 1 на емкостн9й, датчик.

7. Последний представляет собой отрезок трубы из диэлектрика, в котором размеше- 45 ны кольцевые электроды. Изменение влагосодержания изменяет емкость датчика.

Это меняет режим работы мостовой схемы, сигнал с которой также подается на устройство 10. Оно определяет отменение диэлектрических параметров и по этому отношению судят о влажности.

Рабочие частоты СВЧ-генератора и генератора низкой частоты подбирают из условия их максимальной чувствительности

Ж; к парал етрам обезвоженного и обводненного вещества.

Известно, что у обезвоженных нефти и нефтепродуктов наибольший разброс диэлект рических параметров на низких частотах, а при повышении частоты этот разброс уменьшается в ;особенности у действительной части диэлектрической проницаемости Я

Что касается изменения а э обезвоженной нефти, то в диапазоне сантиметровых волн для воды Я,„= 50-60, а для нефти Я, = )

2-3. Учитывая, что параметры применяемых датчиков . (перестраивеемого направленного ответвителя 6 и емкостного датчика 7 ) в основном определяются изменением Е„ то это и определило рабочие частоты. диа— назон сантиметровых волн и 1 кг.гц (чаг стота модуляции генераторов СВЧ).

Однако в области сантиметровых волн наблюдается сильная зависимость Е от

15 температуры. При, этом может изменять1В ся от 80 до, 6, в то время как при изменении содержания влаги от 0 до 5% изменение „ происходит от 2 до 5.

Для коррекции результатов измерения по температуре предлагается использовать термосопротивление (на чертеже не показано), сигнал с которого поступает на устройство 10. При изменении температуры оно автоматически корректирует отношение диэлектрических параметров и показания регистрирующего прибора зависят только от изменения влажности.

Однако применение термосопротивления не всегда оправдано, потому что закоцы изменения диэлекрических параметров обводненной нефти от температуры и электрического сопротивления не всегда совпадают, поэтому предлагаемое устройство может работать на трех частотах.

Энергия КВЧ-диапазона улавливается ответвителем 19, проходит через аттенюатор 20, и сигнал на выходе детектора 21 зависит от поглощения энергии на расстоянии между ответвителями 5 и 19. В коротковолновой части миллиметрового диапазо-!

HB и в диапазоне субмиллиметровых волн коэффициент затухания (поглощения) B воде составляет 30-70 об/мм, на длинах волн от 0,3 до 2,0 мм, а в нефти и нефтепродуктах его значение находится в пределах от 0,005 до 0,01 об/мм. Поэтому в качестве второй частоты могут быть рекол ендованы коротковолновая часть миллиметрового диапазона и диапазон субмиллиметровых волн, где сигнал, поступающий с усилите ля 22 на устройство 10, будет в основ 444096 ном определяться изменением количества влаги.

Таким образом, на устройство 10 поступают сигналы: СВЧ-диапазона 3

16 см, наиболее чувствительного к колебаниям температуры; КВЧ-диапазона Я =

0,3+2 мм, имеющий наилучшую чувствительность к содержанию влаги; незначительного диапазона Я = 15 кггц, в котором параметры эмульсии почти в . одинаковой степени зависят от изменения влагосодержания и физико-химического состава обезвоженного вещества.

Следовательно, на аналитическом устройстве имеют три сигнала, и система из трех уравнений с тремя неизвестными при соответствующей логической схеме разрешима, поэтому на самопишущий прибор поступает сигнал, пропорциональный изменению содержания влаги в контролируемом веществе.

Предмет изобретения

Устройство для измерения влвжности, содержащее размещенный на трубопроводе рабочий датчик, включенный в мостовую

5 измерительную схему, компенсационный датчик, генераторы СВЧ и КВЧ, блок питания с генератором НЧ, волноводный тракт, дифференциально-трансформаторную ,катушку, соединенную с подвижной пласти10 ной, перемещаемой реверсивным двигате-, лем системы поиска и. экстремального;. регулирования, и регистрирующий прибор, отли чающееся тем,: что,с целью коррекции измерения искомого па-, 15 раметра по физико-химическэМу составу и: температуре на трех частотах, на трубо проводе совместно с перестраиваемым ответвителем размещен компенсационный емкостный датчик, включенный через до20 полнительный ответвитель КВЧ в мостовую измерительную схему, подключенную к аналитическому устройству, выход которо

ro соединен с дифференциально-трансформаторной катушкой.

Сос > авитель JI.(. >:.æ (>ï ж<т

Корре><гор Л. 1> усни"т

1 <: т ре и 1 i Xn»iivöä

Иа н, >>(а g I 1>р

3 к з „.< <<т>

1 ира>и 65 !

Иоцнисное

ill>«>ирна>н «! !а>еtlt », M<>< l>t>;>, 1 -. ><1, I>".(><">><и >в<к;<н н<>с>., >!

Ц(1ИИ((И (ос tat>ct>:.i.ttttotu ><»«it< ;t Сове>а Министров (ХС1>

лсл i!>1 и «>>>!1< > сннЙ н О > ><1>ь>т><Й

М<><:>.ва, 1130).>, (>аун>с><аи»с<6, 4