Расходомер

 

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано для повышения надежности при определении расхода жидких или сыпучих грузов, перемещающихся в трубопроводах под высоким давлением. Расходомер содержит полупроводниковый генераторный диод 1, подключенный к источнику 4 питания и индикатору 24 и установленный в СВЧ-резонаюре 2, размещенном на магистральном трубопроводе 16, фильтр 3 нижних частот, два щелевых излучателя 14 и 15, два полупроводниковых детекторных диода 19 и 20, два дифференциальных усилителя (ДУ) 11 и 23, четыре резистора 5, 6.7 и 9, транзистор 8, стабилитрон 10, преобразователь частота-напряжение 13 и конденсатор 12. При этом СВЧ-резонатор подключен к двум щелевым излучателям, установленным на магистральном трубопроводе, образующим двухлучевую диаграмму направленности. Причем осевые линии расположены симметрично относительно нормали к осевой лиё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s 6 01 F 1/6

ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4695969/10 (22) 26.05.89 (46) 07.09.91. Бюл. ЬЬ 33 (71) Институт технической механики AK

УССР (72) И.И.Соколовский, А.В.Кравченко, В.Я.Крысь и В.K.Ïðèâàëoà (53) 681.121 (088,8) (56) Тезисы докладов. Оптические и радиоволновые методы и средства нераэрушающего контроля качества материалов и изделий. Фергана. 1981, с. 67-70. (54) РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано для повышения надежности при определении расхода жидких или сыпучих грузов, перемещающихся в трубопроводах,, Я2,, 1675676 А1 под высоким давлением, Расходомер содержит полупроводниковый генераторный диод 1, подключенный к источнику 4 питания и индикатору 24 и установленный в СВЧ-резонаторе 2, размещенном на магистральном трубопроводе 16, фильтр 3 нижних частот, два щелевых излучателя 14 и 15, два полупроводниковых детекторных диода 19 . и 20, два дифференциальных усилителя (ДУ)

11 и 23, четыре резистора 5, 6, 7 и 9, транзистор 8, стабилитрон 10, преобразователь частота-напряжение 13 и конденсатор 12. При этом СВЧ-резонатор подключен к двум щелевым излучателям, установленным на магистральном трубопроводе, образующим двухлучевую диаграмму направленности.

Причем осевые линии расположены симметрично относительно нормали к осевой ли 3

16756 (6 нии трубопровода и совмещены с отверстиями в диаметрально относительно излучатевей расположенной стенке трубопровода, связаннйми с полупроводниковыми детекторными диодами, подключенными к первому ДУ, нагруженному на индикатор, а между источником питания и полупроводниковым генераторным диодом включены последовательно соединенные стабилитрон и первый резистор, первый вход которого соединен с коллектором транзистора, эмиттер которого подключен к последовательно соединенным конденсатору, преобразователю частота-напряжение и индикатору, а также к

Изобретение относится к радио":,хнике сверхвысоких частот и может быть использовано для определения расхода жидких или сыпучих грузов, перемещающихся в трубопроводах под высоким давлением, например углегаэовая взвесь, нефть, зерно, цемент и т,д.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

На чертеже приведена структурная схема расходомера.

Расходомер содержит полуп роводн и ковый генераторный диод 1, включенный в

СВЧ-резонатор 2, образованный, например; короткозамкнутым отрезком прямоугольного волновода и запитываемый через фильтр 3 нижних частот от источника 4 питания. Диод нагружен на делитель напряжения, образованный резисторами 5, 6 и через резистор 7 соединен с эмиттером транзистора 8, коллектор которого подключен к источнику 4 питания и последовательно соединенным . резистору 9 и стабилитрону

10, а база — к выходу дифференциального усилителя 11, неинвертирующий вход которого подключен к резистору 9 и стабилитрону 10, а инвертирующий вход — к резисторам

5 и 6.

Эмиттер транзистора 8 через конденсатора 12 подключен к преобразователю частота — напряжение 13. СВЧ-резонатор 2 нагружен на волноводна щелевые излучатели

14, 15, установленные на магистральном трубопроводе 16. На диаметрально противоположной по отношению к излучателям стороне трубопровода выполнены отверстия 17, 18, я вляющиеся элементами связи с полупроводниковыми детекторными диодами 19, 20, установленными в настраиваемых волноводпервому входу второго резистора, второй вход которого подключен к первому входу полупроводникового генераторного диода и первому входу третьего резистора, второй вход которого подключен к первому входу четвертого резистора и инвертирующему входу второго ДУ, выход которого подключен к базе транзистора, а неинвертирующий вход — к второму входу первого резистора, соединенному с первым входом стабилитрона, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого резистора и вторым входом полупроводникового генераторного диода. 1 ил. ных секциях 21, 22. Диоды 19, 20 подключены к входам дифференциального усилителя

23, выход которого нагружен ha индикатор

24. Причем полярность включения одного иэ детекторных диодов противоположна полярности включения другого диода, так что в ДУ 23 происходит суммирование сигналов, поступающих с диодов.

10 Расходомер работает следующим образом.

При поступлении от источника питания на полупроводниковый генераторный диод номинального напряжения последний генерирует СВЧ-сигнал, поступающий иэ СВЧ-резонатора 2 на волноводно-щелевые излучатели 14, 15, которые формируют двухлепестковую диаграмму направленности, один луч которой направлен по ходу движе20 ния транспортируемой среды по магистральному трубопроводу 16. второй — против хода движения среды. Направление антенных лучей совмещено с размещением детекторных диодов 19, 20, поэтому на дифференци25 альный усилитель 23 поступают сигналы, величина которых обратно пропорциональна проницаемости среды для электромагнитных волн, а последняя связана со степенью заполнения трубопровода средой в данном сечении

30 трубопровода (наличие или отсутствие каверн, уплотнений). Так как сигналы, снимаемые с детекторных диодов, складываются в дифференциальном усилителе, то в индикаторное устройство поступает информация о среднем

35 значении плотности среды в трубопроводе — в индикаторе производится деление на 2.

Надежный сьем сигналов с детекторов реализуется, если каждый иэ детекторных диодов расположен от нормали к осевой линии

1675676

Формула изобретения

Составитель B.Àâäîíèí

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор А.Мотыль

Заказ 2993 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 трубопровода на расстоянии О - Dtg 1Э д, 1 где 0 — диаметр трубы (расстояние между противоположными стенками магистрали);

Вьд. — углы между указанной нормалью и осевой линией антенных. 5

Изменение тока в цепи полупроводни-. кового генераторного диода вызывает соответствующие изменения напряжения, выделяющегося на резисторе 7, которые через делитель напряжения — резистор 5 — 10 резистор 6 оказываются приложенными к инвертирующему входу.ДУ 11. На неин- вертирующий вход ДУ 11 подано опорное напряжение от делителя резистор 9 — стабилитрон 10. Возникающая разность между 15 опорным напряжением и напряжением, снимаемым с делителя резистор 5 — резистор 6, усиливается и инвертируется в дифференциальном усилителе и управляет транзистором 8. За счет этого напряжение 20 на генеральном диоде поддерживается постоянным,.частота генерации остается неизменной даже при значительных изменениях СВЧ-нагрузки.

Связь щелевых излучателей и детектор- 25 ных секций с трубопроводом осуществляется через отверстия, заполнение кварцевым стеклом. которое радиопрозрачно в широком интервале частот, технология его сварки с различными металлами и сплавами 30 хорошо освоена и прочность швов достаточно высока — швы выдерживают избыточное давление до 8 МПа, т.е. до типичных значений давлений в проектируемых в н асто я щее время трубопроводовдля транс- 35 портировки углегазовых смесей, Сигналы с полупроводниковых детекторных диодов дают информацию о плотности среды в двух протяженных участках трубопровода (т.е. лучи охватывают значи- 40 тельные объемы среды), так что определяются усредненные по объему плотности среды.

В пространство, охваченное диаграммой направленности, попадают и уплотнения среды, чередующиеся с разряжениями, и так как 45 сигналы с детекторных головок независимы и складываются в дифференциальном усилителе 23 (а затем обрабатываются в блоке

24), то структура потока не влияет или влияет незначительно на определение значения плотности: если уплотнение — разряжение попадает в диаграмму направленности одного излучателя, то имеет место пространственное усреднение, а если неоднородность протяженная и в данный момент в диаграмму первого излучателя попадаетуплотнение, а в диаграмму второго излучателя — разрежение (или наоборот), то усреднение происходит по показаниям двух детекторов.

Расходомер, содержащий полупроводниковый генераторный диод, подключенный к источнику питания и индикатору и установленный в СВЧ-резонаторе, размещенном на магистральном трубопроводе, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, в него введены два щелевых излучателя, два полупроводниковых детекторных диода, два дифференциальных усилителя, четыре резистора, транзистор, стабилитрон, преобразователь частота-напряжение и конденсатор, при этом СВЧ резонатор подключен к двум щелевым излучателям, установленным на магистральном трубопроводе, а в отверстиях, расположенных в противопо-, ложной стенке трубопровода, установлены полупроводниковые диоды, включенные противополярно и подключенные к первому дифференциальному усилителю, выход которого подключен к первому входу индикатора, а выход источника питания подключен к первому выводу первого резистора и коллектору транзистора, эмиттер которого через второй резистор подключен к первому выводу генераторного диода и через конденсатор и преобразователь частота-напряжение к второму входу индикатора, база транзистора подключена к выходу второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вхоД которого подключен к второму выводу первого резистора, соединенного с первым выводом стабилитрона, второй вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора и вторым выводом полупроводникового генераторного диода, а инвертирующий вход — к первому выводу четвертоГо резистора и через третий резистор к первому выводу генераторного диода