РАДИОВОЛНОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ СРЕД

РАДИОВОЛНОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ СРЕД
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к измерению и контролю физических параметров материалов и технологических сред, и может быть использована для контроля уровня и автоматического слива воды в емкостях с органическими жидкостями растительного происхождения (маслами или нефтепродуктами).
Известен уровнемер, содержащий чувствительный элемент на вертикально расположенной цилиндрической замедляющей системе, установленной внутри диэлектрической трубы, и коаксиально размещенный снаружи цилиндрический поплавок с отрезком металлической трубки, оказывающий шунтирующее действие на электромагнитное поле замедляющей системы. Перемещение такого поплавка приводит к изменению резонансной частоты отрезка замедляющей системы, что регистрируется с помощью соответствующей схемы преобразования 1.
Недостатком известного уровнемера является отсутствие возможности контроля малых изменений уровня жидкости, сравнимых с шагом спирали.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является радиоволновый измерительный преобразователь для контроля параметров жидких сред, содержащий чувствительный элемент в виде отрезка резонансной одно- или многозаходной цилиндрической спиральной замедляющей системы с постоянным или переменным шагом намотки и коаксиально расположенным металлическим экраном, подключенный к схеме измерения затухания электромагнитной волны 2.
Недостатком такого радиоволнового измерительного преобразователя является то, что возбуждаемое в чувствительном элементе электромагнитное поле концентрируется вблизи поверхности спирального проводника, и только малая часть энергии проникает в контролируемую среду, что не позволяет достичь необходимых значений чувствительности и точности контроля.
Елизаров А.А. МКИО 01 F 23/28
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение чувствительности и точности контроля плоской границы раздела разнородных неперемешивающихся жидких сред.
Решение поставленной задачи обуславливается тем, что радиоволновый измерительный преобразователь для контроля параметров жидких сред содержит чувствительный элемент в виде отрезка резонансной одно- или многозаходной цилиндрической спиральной замедляющей системы с постоянным или переменным шагом намотки и коаксиально расположенным металлическим экраном, подключенный к схеме измерения затухания электромагнитной волны. Согласно полезной модели, спиральная замедляющая система чувствительного элемента расположена снаружи металлического экрана и изолирована диэлектрическим материалом с малыми электромагнитными потерями и относительной диэлектрической проницаемостью, равной (0,2...0,6) от относительной диэлектрической проницаемости контролируемой среды.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами на фиг. 1, 2, где на фиг. 1 показано продольное сечение чувствительного элемента на однозаходной цилиндрической спиральной замедляющей системе, на фиг. 2 -структурная схема радиоволнового измерительного преобразователя.
Радиоволновый измерительный преобразователь для контроля параметров жидких сред содержит чувствительный элемент 1, выполненый в виде отрезка резонансной одно- или многозаходной цилиндрической спиральной замедляющей системы 2 с постоянным или переменным шагом намотки и коаксиально расположенным металлическим экраном 3. Спиральная замедляющая система 2 чувствительного элемента 1 расположена снаружи металлического экрана 3 и изолирована диэлектрическим материалом 4 с малыми электромагнитными потерями и относительной диэлектрической проницаемостью, равной (0,2...0,6) от относительной диэлектрической проницаемости контролируемой среды. Чувствительный элемент 1 подключен к схеме измерения затухания электромагнитной волны, включающей усилитель 5 с цепью обратной связи, в качестве которого используется один из трех дифференциальных усилителей (А 1.1 - А 1.3), согласующие цепи 6, 7, режекторный фильтр 8, буферный и выходной каскады 9, 10, индикатор мощности 11, стабилизированный источник питания 12.
Радиоволновый измерительный преобразователь работает следующим образом. Охваченный обратной связью усилитель 5 возбуждается на одной из
частот, удовлетворяющей условию баланса фаз. Изменение задержки фазы, вызванное изменением относительной диэлектрической проницаемости окружающей чувствительный элемент 1 среды, приводит к изменению информативного сигнала, т.е. затухания электромагнитной волны. При этом наличие режекторного фильтра 8 обеспечивает стабильную работу радиоволнового измерительного преобразователя в выбранном диапазоне частот без перескока на другие режимы генерации. По измеренной величине затухания электромагнитной энергии, определяемой схемой, включающей усилитель 5 с цепью обратной связи, согласующие цепи 6, 7, режекторный фильтр 8, буферный и выходной каскады 9, 10, индикатор мощности 11, стабилизированный источник питания 12, с помощью калибровочных характеристик контролируется граница раздела жидких сред с различными значениями относительных диэлектрических проницаемостей (масла и нефтепродукты  1,8...2,4; вода е 80...120).
О положении плоской границы раздела неперемешивающихся жидкостей судят по величине коэффициента затухания Кз, определяемого схемой измерения, пропорционального длине / чувствительного элемента на спиральной замедляющей системе, и постоянной затухания а электромагнитной волны, которая зависит также и от электропроводности контролируемой среды ст.
Возможнсть повышения чувствительности и точности контроля плоской границы раздела разнородных жидких сред достигается расположением спиральной замедляющей системы чувствительного элемента снаружи металлического экрана и ее изоляцией диэлектрическим материалом с малыми электромагнитными потерями и относительной диэлектрической проницаемостью, равной (0,2...0,6) от относительной диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости. При относительно малой электропроводности контролируемой среды, когда действительная часть ее диэлектрической проницаемости  существенно больше мнимой части сг / (О, где а - угловая частота, постоянная затухания определяется приближенным соотношением :
а « 377ои / (2i//(l + 2лЬп t// / Я)),
где п - коэффициент замедления электромагнитной волны, i// - отношение  к относительной диэлектрической проницаемости материала, изолирующего
;u)oO/f)i5
цилиндрическую спиральную замедляющую систему чувствительного элемента с радиусом Ь,Л- длина волны в свободном пространстве.
Из приведенного выражения видно, что постоянная затухания а, а следовательно, и чувствительность измерений, увеличиваются при диэлектрической проницаемости материала, изолирующего спиральную замедляющую систему, равной (0,2...0,6) от относительной дэлектрической проницаемости контролируемой жидкой среды.
При значениях замедлений п порядка 10...100 (для увеличения п следует использовать чувствительный элемент на многозаходной цилиндрической спиральной замедляющей системе), электропроводности среды 10..10 См, и выполнении условия 2 Ьп1///Л« 1, получаем на интервале длин /  10.. I м, коэффициент затухания от 0,5 до 50 дБ. 4
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1.А.С. 1394050 СССР. Уровнемер // Пчельников Ю.Н., Амельянец A.M., Яворский М.А. Опубл. в БИ № 17, 1988.
2.Пчельников Ю.Н., Анненков В.В., Елизаров А.А., Фадеев А.В. Применение замедляющих систем для экологического контроля промыщленных стоков // Измерительная техника. 1994. № 6. С.57-60. Заявитель-патентообладатель ООО НПК Кедр-89 Генеральный директор/ р   - Х БшбШиЬв К.В.