Брэгговские СВЧ-структуры в коаксиальном кабеле для систем контроля уровня жидких сред

• Автор: Севастьянов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СВЧ УСТРОЙСТВА С ПЕРИОДИЧЕСКИМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ КАК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

1.1. СВЧ устройства с периодическими неоднородностями

1.2. СВЧ фотонные кристаллы

1.3. Брэгговская СВЧ-структура в коаксиальном кабеле (БССКК)

1.4. Измерительные преобразователи на основе СВЧ устройств с периодическими неоднородностями

1.5. Анализ существующих измерителей уровня жидких продуктов

1.6. Измерители уровня на волоконных решетках Брэгга

1.7. Выводы по главе. Постановка задач исследований

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК БРЭГГОВСКИХ СВЧ-СТРУКТУР В КОАКСИАЛЬНОМ КАБЕЛЕ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЗАДАЧАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ СРЕД
2.1. Принцип измерения уровня жидкой диэлектрической среды с помощью БССКК
2.2. Математическое описание БССКК
2.2.1. Матричный метод
2.2.2. Метод ориентированных графов
2.2.3. Теория связанных мод
2.2.4. Компьютерное моделирование
2.3. Приложения матриц и графов к определению свойств и характеристик БССКК, используемых для измерения уровня жидких сред
2.4. Исследование частотных зависимостей коэффициента отражения БССКК в задачах определения уровня жидких сред
2.5. Определение измерительных характеристик преобразователя уровня жидких сред
2.6. Выводы по главе

ГЛАВА 3. МАШИННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУР В КОАКСИАЛЬНОМ КАБЕЛЕ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ ДИСКРЕТНОГО И НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
3.1. Моделирование БССКК с однорядным расположением неоднородностей для измерителей уровня дискретного действия
3.2. Моделирование БССКК с двухрядным расположением неоднородностей для измерителей уровня дискретного действия
3.3. Моделирование БССКК для измерителей уровня многокомпонентных несмешиваемых жидкостей дискретного типа
3.3. Моделирование БССКК для измерителей уровня непрерывного типа
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УРОВНЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ БРЭГГОВСКИХ СВЧ-СТРУКТУР В КОАКСИАЛЬНОМ КАБЕЛЕ
4.1. Экспериментальная установка для исследования БССКК как преобразователя уровня жидкого продукта
4.2 Методика проведения эксперимента и результаты
4.3. Подсистема определения измерительной информации в составе уровнемера жидких продуктов на основе БССКК
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты о внедрении результатов работы

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
БССКК — брэгговская СВЧ-структура в коаксиальном кабеле
ВАЦ - векторный анализатор цепей
ВРБ - волоконная решетка Брэгга
КДП — комплексная диэлектрическая проницаемость
ЛП - линия передачи
МТТЛ — микрополос ковая линия
ОФК - одномерный фотонный кристалл
ПС - периодическая система
ФК - фотонный кристалл
ЭМГ1 - электромагнитное поле

диэлектрических параметров среды (рис. 1.9). Измерение КДП можно осуществлять в диапазоне допустимых рабочих температур коаксиального кабеля, так при использовании кабеля с фторопластовой изоляцией температурный предел достигает 400°С.
Рис. 1.9. К пояснению измерения КДІI
Контроль температуры можно представить двумя вариантами исполнения. В основе первого лежит зависимость диэлектрической проницаемости внутреннего заполнения БССКК от температуры при соприкосновении поверхности кабеля с контролируемой средой (рис.1.10,а). Информация о значении температуры может быть выявлена, как и при контроле КДП, по характеристикам коэффициентов отражения и передачи БССКК. Второй вариант основан на факте наличия у каждого материала, из которого состоит БССКК, своего коэффициента температурного расширения. В этом случае результатом температурного воздействия будет изменение периода структуры Л и как следствие смещение резонансной частоты (рис.1.10,6). Недостатками подобных способов температурного контроля можно назвать ограниченный диапазон измеряемых величин, невысокая точность измерения. Повышение точности измерений возможно использованием специальных типов коаксиальных решеток, изготовленных из материалов с известными температурными и диэлектрическими свойствами, например созданные на основе керамических коаксиальных кабелей.