Способ измерения расхода диэлектрического вещества и устройство для его осуществления

где С - скорость света;и - показатель преломления неподвижной среды;угол между направлениямисветовой волны и потока среды.С контролируемым однородным веществом в потоке взаимодействует по меньшей мере одна из встречных волн,50 распространяющихся по замкнутому контуру (кольцевому волноводу 1),выводимая из "кольца" и вводимая в него вновь после взаимодействия с веществом, перемещаемым, например, по трубопроводу 2 (фиг.1). Введенная снова в "кольцо" волна распространяется в первоначальном направлении. 45 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения расхода однородных диэлектрических жид 5костей и газов,Цель изобретения - расширение области применения,На фиг.1 изображена схема, показывающая взаимодействие одной (а) или 10обеих (б) встречных волн, распространяющихся по замкнутому контуру, свеществом в потоке; на фиг.2 - схемаустройства, реализующего способ,устройство содержит кольцевой волновод 1, трубопровод 2, направленныеответвители 3 и 4.передающую антенну 5, приемную антенну 6, СВЧ-генератор 7, элемент 8 возбуждения колебаний, элемент 9 съема колебаний, час-,20тотный преобразователь 10 регистратор 11.Сущность способа заключается в следующем.В основу способа положено использование эффекта Френеля-физо, нашедшего применение в расходометриив оптическом диапазоне частот электромагнитных волн. Измерение расходана основе данного эффекта и СВЧ-ди 30апазоне электромагнитных волн позволяет контролировать потоки оптически,непрозрачных диэлектрических веществ,в первую очередь нефти и нефтепродуктов.Согласно эффекту Френеля-физо - эффекту "увеличения света" - скорость 7 света в движущейся со скоростью ч среде выражается следующей формулойЧ - + ч(1 - )сов(1)С 1 40ипфе Для выведения волн из "кольца" и их введения в него могут служить направленные ответвители 3 и 4.соответственно, а взаимодействие волн с веществом в потоке осуществляется с помощью передающей 5 и приемной 6 ан", тени.Таким образом, движение вещества оказывает влияние на собственную частоту электромагнитных колебаний резонатора, соответствующих бегущим волнам только одного направления (фиг,1 а) или бегущим волнам обеих встречных волн, если каждая из них выводится иэ "кольца" и вводится в его после взаимодействия с движущимя веществом (фиг1 б). При этом собственные частоты колебаний резонатора для встречных бегущих волн смещаются в противоположные стороны, увеличивая разность этих частот.Для получения полезной информации о расходе вещества путем определения частотного сдвига волн могут быть использованы встречные волны, возбуждаемые в "кольце" с помощью ненаправленной связи от генератора электромагнитных колебаний, при этом измеряют частотный сдвиг этих встречных волн при взаимодействии с веществом в потоке по меньшей мере одной из них, а также однонаправленные волны, возбуждаемые в "кольце" с помощью направленной связи (с помощью направленного ответвителя) от генератора электромагнитных колебаний, при этом измеряют частотный сдвиг этих волн после взаимодействия с движущимся веществом по отношению к частоте "кольца" в отсутствие такого движения, т.е. к опорной частоте.Получают соотношения для с ределения частотного сдвига волы в кольцевом волноводе, обусловленного движением вещества. Эти соотношения можно найти, записывая условия резонанса для волн в "кольце".Для определения собственных частот 1 волн кольцевого резонатора. для волн, выводимых из "кольца" и вводимых в него вновь после их взаимодействия с веществом в потоке, имеют 10 -Ь) + ,1, +1 2 и 1 с, 1 с1 где 1---- постоянная распро- С странения для волн в "кольце50 постоянная распространения для волн в волноводном трак" те вне кольца11 и, 5 постоянная распространения для волнв движущемся веществе;периметр- "кольца";Ь - участок длины ""кольца" между точками вывода иэ него и ввода вновь внего электромагнитной энергии;1 1 - суммарная длинаволноводного тракта вне чкольца1 уу - длина пути волнв контролируемомвеществе; Гв., Ят, Яб п - диэлектрическая2проницаемость, соответственно веществд в кольцеувещества в волноводном тракте вне"кольца" и контролируемого вещества,При этом считают, не нарушая общности получаемых результатов, постоянство Ет в тракте и отсутствие дис-, персии (частотной) в "кольце",35 волноводном тракте вне "кольца" и в контролируемом веществе.С учетом (1) выревемме две )ув можно записать така 2 ЪЕ РвГ чйе 140а. Г -- ( -- -).х соз)1Из соотношения (2) после преобразования следует 45к совПри использовании обеих встречных волн (фиг.б) для получения полезной.3 6информации о расходе вещества измеряемый частотный сдвиг удваиваетсяучто также, помимо замедления волн,является путем повышения чувствительности измерений,В устройстве (фиг.2), реализующемспособ, осуществляется измерение разности частот (частотного сдвига)волн в кольцевом резонаторе 1. Этотчастотный сдвиг является функцией скорости потока, а следовательно,расхода Я вещества, перемещаемогопо трубопроводу 2. Зондирование вещества в трубопроводе производится поменьшей мере одной из встречных волнс помощью внешней по отношению к резонатору 1 цепи, в состав которой входят направленные ответвители 3 и 4,а также подсоединенные к ним соответственно передающая 5 и приемная 6 антенны,Возбуждение колебаний в резонаторе 1 осуществляется от генератора 7частотно-модулированных колебанийс помощью элемента 8 - зонда - в случае возбуждения встреЧно-направленныхволн с помощью такой ненаправленнойсвязи генератора с резонатором илинаправленного ответвителя - в случаевозбуждения волн одного какого-либонаправления в "кольце" с помощью такой направленной связи.При возбуждении в "кольце" встречно-направленных волн собственные(резонансные) частоты для встречныхволн отличны друг от друга за счетвведения внешней цепи хотя бы дляодной из этих волн даже при скорости потока равной нулю, что позволяет независимо наблюдать соответствуацие резонансные импульсы, поскольку при наличии этой цепи данные импульсы (собственные частоты) отстоятдруг от друга по частотной оси на достаточное для их разделения расстояние, не накладываясь один на другой.Это расстояние регулируется выборомэлектрической длины внешней цепи.Резонансные импульсы выделяются с помощью элемента 9 съема колебаний навыходе частотного преобразователя 1 О.Разность частот Й соответствующихнм встречных волн, а следовательно,расход вещества определяют в блоке 11,Частотный преобразователь 10 осуществляет в случае возбуждения в "кольце"встречно-направленных волн определение разности частот ЬГу для чего в1624263 расширения области применения, направляют волны в дополнительный контур, параллельный основному и (или)являющийся частью основного контура. Формула изобретения Составитель Л,ВасильковТехред А.Кравчук Корректор Т,Палий Редактор И.Касарда Подписное Заказ 1786 Тираж 429 ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,101 его состав может входить генераторопорной частоты, соответствующий величине ДГ при нулевой скорости потока.В случае возбуждения в кольце однонаправленных волн частотный преобразователь 1 О может содержать аналогичный генератор, имеющий Фиксированнуючастоту, равную собственной (резонансной) частоте для этих однонаправлен Оных волн при нулевой скорости потокавешества. 151. Способ измерения расхода диэлектрического вещества, заключающийся в зондировании потока вещества направленными электромагнитными волнами, распространяющимися по основному замкнутому контуру, и определении сдвига собственных частот колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 1 2. Устройство для измерения расхода диэлектрического вещества, содержащее СВЧ-генератор, передающую и приемную антенны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, введены кольцевой волновод, элемент возбуждения колебаний, направленные ответвители, элемент съема колебаний, частотный преобразователь и регистратор, при этом ксльцевой волновод через элемент возбуждения соединен с СВЧ-генератором через направленные ответвители с приемной и передающей антеннами, на кольцевом волноводе закреплен элемент съема колеба" ний, подсоединенный к регистратору через частотный преобразователь.