Устройство для измерения положения границы раздела двух сред

СОВеТСкИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 647 А 1 3 28 я)ю 6 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРк с":"Г- ьг ОПИСАН АВТОРСКОМУ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХСРЕД(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения положения границы разделадвух сред, в частности несмешивающихсяжидкостей, независимо от электрофизиче,ВСовлуков измерения неаука, 1978, с,Изобретение относится к змерительой технике и может быть использовано для ысокоточного измерения положения граицы раздела двух сред, в частности несмешивающихся жидкостей, независимо от лектрофизических параметров обеих сред. ие незат элект.- обеспеченизмерения оров обеих сра схема устисимости реов длиной лздела сред,обозначенияаницу разддлинной лижнем концеконце 4 -роиства; зонансинии от 1 и 2 в ла, 3 - нии, кои разо- отрезок Цель изобретения висимости ОРзультдтов рофизических параметН а фиг.1 и ри веден на фиг,2 - графики эав ных частот трех отрез положе:- ия границы раНа фиг.1 введены среды, образующие гр отрезок коаксиальной роткозамкнутый на ни мкнутый на верхнем 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; 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 включает в свой состав три генератора высокой частоты и микроЭВМ, 2 ил,коаксиальной линии, разомкнутый на нижнем конце и короткоэамкнутый 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 линии 3 и 4 и отрезок двухпроводной линии 5, который образован наружными проводниками указанных отрезков коаксиальной линии, Отрезки коаксиальной линии и отрезок двухпроводной линии имеют на концах разные нагрузки, которые обеспечивают отличные друг от друга три . ависимости соответствующих резонансных частот 11, 12, 1 з от координаты Е границы раздела сред.В частности, этоо можно достичь, еслиодин из отрезков коаксиальной линии выполнить короткозамкнутым на нижнем конце и разомкнутым на верхнем конце, другойиз отрезков коаксиальной линии - разомкнутым на нижнем конце и короткоэамкнутым наверхнем конце, а отрезок двухпроводной линии - нагруженным на одном из концов,например, на нижнем конце на индуктивноесопротивление, 10В устройстве третий орезок линии -двухпроводной линии образуется при возбуждении системы наружных проводниковотрезков коаксиальной линии, как двухпроводной линии. 1 ГВсе три отрезка линии являются независимыми колебательными системами, характеризуемыми своими резонансными свойствами,Блок вторичной аппаратуры 7 включаетв свой состав три генератора высокой частаты и микроЭВМ. Генераторы могут бытьвыполнены либо по схеме автогенератора(отрезок длинной линии в цепи частотозадающей цепи, либо по схеме перестраиваемого генеоатора с настройкой на резонанс 25отрезка длинной линии. Для каждого отрезка длинной линии используется отдельныйгенератор.Связь отрезков длинной линии со вторичной аппаратурой 7 осуществляется с помощью проводников, подключенных кверхним торцам отрезков длинной линии.Устройство работает следующим образом.На выходах генераторов блока вторичной аппаратуры 7 формируются частоты 11,1 Я), 1 з, которые поступают в мг"кроЭВМ, ВмикроЭВМ осуществляется вычисление соотношения /2/, а затем определяется координата границы раздела сред методсм 40кусочно-линейной аппроксимации зависимости А(Л),На фиг,2 изображены графики зависимостей резонансной частоты от координаты(2) границы раздела сред для указанных отрезкое линии 3, 4, 5 (им соответствуют кривые 8, 9 и 10). Здесь- длина каждогоотрезка линии; 11 о, 12 о, газо - начальные (т,е.при наличии в емкости только одной изсред, образующих границу раздела) резонансные частоты этих отрезков линии; 11, 12,1 з - их текущие значения.Совместное преобразование измеряемых частот 11(Е), 12(Е), зД во вторичной аппаратуре 7 позволяет достичь независимостирезультата измерения координаты . отэлектрофизических параметров обеих сред, Соотношение, которое обеспечивает такую независимость результата измерения, вытекает из рассмотрения выражений для ОЯ, АД и 1 зД, Если среды-диэлектрики, а Е 1, Е 2 - их диэлектрические проницаемости, то указанные зависимости могут иметь вид:т 1,2,31+(Е - 1)ф 1,2,3 (1) 1 де р 1 г,з - 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 т 1, тг, тз во вторичной аппаратуре 7 согласно соотношению Ио/1 ) /газо/(з(2) можно обеспечить требуемую инвариант- ность результата измерения . от величин Е 1 и ЕгПри 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 Г 1 Д и хг(Е), тз(4 и, следовательно. функции А(Е). 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, от л и ч а ю 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 коаксиальной линии,Составитель П.ВасилькТехред М,Моргентал орректор О.Ципле актор А.Лежнин л.Гагарина, 101 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж Заказ 4385 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5