Радиоволновые и инфракрасные датчики параметров технологических процессов

• Автор: Ахобадзе, Гурам Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 302 с. : ил.

Введение и постановка проблемы

Глава 1. Характеристики первичных преобразователей и обзор радиоволновых методов измерения неэлектрических
величии

1.1 .Оценка чувствительности и точности первичных

преобразователей

1.2.Измерение параметров потока, расхода, уровня.

1.3.Измерение физикохимического состава, свойств

веществ.

1.4.Контроль и измерение других физических величин.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Принципы построения и основы теории дистанционных

микроволновых датчиков технологических параметров
2.1.Датчики герметичности заполненных средой предметов
2.1.1.Метод открытых резонаторов для определения герметичности
2.1.2.Интерферомстрический принцип измерения
герметичности.
2.1.3.Пути повышения чувствительности и точности датчиков герметичности.
2.1.4.Инвариантное к высоте изделия
определение герметичности.
2.2.Датчики порозности кипящего слоя в котлеагрегате.
2.2.1.Статистическая обработка информативного
сигнала датчика порозности
2.2.2.Экспериментальное исследование датчика
порозности.
2.3.Принципы построения датчиков уровня расплавленного металла.
2.3.1.Фазовый метод измерения уровня расплавленного металла
2.4.Датчики штучных изделий на конвейере
2.4.1 .Датчик с одной рупорной антенной
2.4.2.Датчик на основе временного запаздывания
2.5.Датчик толщины плоских материалов
Выводы по второй главе.
Глава 3.Основные положения теории и принципы построения
вблизи измеряемого объекта работающих микроволновых датчиков технологических параметров
3.1.Принципы построения микроволновых датчиков
влажности в нефтепотоках.
3.1.1.Экспериментальное исследование двухчастотного
датчика влажности
3.1.2.Принципы измерения влажности на основе замедления волны в водоэмульсионном нефтепотоке
Ш 3.1.3.Датчик влажности на базе открытых резонаторов
3.1.4.Принципы измерения влагосодержания на основе
двух разных по характеру изменений сигналов.
3.1.5.Принципы построения датчиков большого объема влагосодержания в нефтепотоке
3.2.Принципы построения датчиков сплошности
3.2.1.Комбинированный принцип построешы датчика
сплошности.
3.2.2.Способ уменьшения погрешности датчика сплошности. 6 3.3.Принципы построешы датчиков объемного и массового
расходов
3.3.1.Принципы измерения скорости и массового расхода
на основе двух промодулированных по амплитуде
сигналов.
ЗАПринцип измерения свободного газа в потоке нефти
Выводы по третьей главе
Глава 4.Теория и принципы построения условно контактных датчиков
физических параметров.
4.1.Измерение плотности сахарного сиропа.
4.2.Измсрение уровня жидкостей в сосудах.
4.2.1.Принцип измерения уровня жидкости на основе двух несимметричных по геометрической длине
волноводов
4.2.2.Способ уменьшения влияния диэлектрической проницаемости на результат измерения уровня
4.2.3.Уменынение влияния диэлектрической проницаемости жидкости на основе модулированных по частоте колебаний.
4.3.Измерение физических параметров диэлектрических
веществ на основе кольцевых резонаторов
4.3.1.Измерение плотности вещесгва.
4.3.2.Измерение влажности в потоке нефтепродуктов
4.3.3.Измерение массового расхода вещества.
4.3.4.Принцип построения покомпонентного расходомера
вещества
4.4.Двухканальный принцип измерения расхода топлива.
4.5.Фазовое измерение физических параметров
диэлектрических жидких потоков
4.5.1 .Фазовое измерение концентрации сгущаемых
растворов.
Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Литература


Показано, что, несмотря на сложность измерителен на основе квазизакрытых волноводных структур, они обеспечивают существенные преимущества, позволяющие удовлетворить требованиям экспрессконтроля. Чувствительным элементом микроволнового прибора , предназначенного для измерения концентрации растворов, является участок спиральной замедляющей системы, включенный в цепь обратной связи автогенератора и задающий частоту генерации. При помещении измеряемого раствора внутри спирали, в ней изменяется замедление электромагнитной волны и, следовательно, изменяется частота генерируемых колебаний. По изменению частоты колебаний можно судить о концентрации измеряемого раствора. В на основе СВЧ метода рассмотрены вопросы определения влагосодержания и загрязнений нефтепродуктов через их диэлектрическую проницаемость. В качестве основных элементов микроволновый измеритель влажности различных веществ включает в себя две линии коаксиального типа, через одну из которых поток высокоэнергетических частиц поступает в объем материала, в то время как вторая линия предназначена для поступления вторичного излучения в соответствующее детектирующее устройство. Изменения параметров электромагнитного излучения являются пропорциональными изменению величины влагосодержания анализируемого материала. На базе частично заполненной диэлектрической средой цилиндрической спирали , используемой в качестве чувствительного элемента радиоволнового датчика сплошности, оптимизируются параметры данного чувствительного элемента в зависимости от диэлектрической проницаемости контролируемой среды. В описывается СВЧ метод определения относительного объемного содержания нефти, воды и газа в трехкомпонентной смеси. Предлагаемый метод предполагает использование двух высокочастотных антенн приемной и передающей. Эти элементы необходимы для определения диэлектрической проницаемости смеси нефтьводагаз е, с помощью которой можно определить относительное объемное содержание компонентов. Для одновременного определения плотности и влажности в пищевом и фуражном зерне используется СВЧ метод, суть которого заключается в зависимосги характеристик электромагнитных волн через активную и реактивную части диэлектрической постоянной от влажности и плотности зерна. О простом методе неразрушающего контроля содержания влаги в бетонных стенках и других аналогичных строительных материалах и конструкциях сообщается в . ГГц и квадратурный приемник, в котором производится сопоставление сигналов, прошедших по основному пути через тестируемый участок стены и по эталонному пути. После преобразования сигналов в цифровую форму вычисляются действительные и мнимые их составляющие. В предлагается СВЧ денситометр, содержащий детекгор СВЧ колебаний, фазовый детекгор и блок расчета плотности. Вопросы определения влажности огнеупорных металлургических материалов в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн рассмотрены в . Отмечается, что переход к более высокой частоте, при прочих равных условиях, увеличивает абсолютную величину ослабления и повышает чувствительность измерения, причем влияние роста частоты увеличивается по мерс повышения влажности. В сообщается о способе определения концентрации компонентов двухжидкостных смесей типа воданефть. Измерительный прибор представляет собой микроволновое устройство с трубным корпусом, по всей длине которого протянут осевой металлический стержень в диэлектрической обмотке. Возбудитель и приемник электромагнитных колебаний расположены на корпусе измерительного прибора в радиальных штуцерах. Смесь пропускается через периферию канала корпуса. Соединение корпуса с технологическим трубопроводом фланцевое. Представлена структура микропроцессорного блока прибора, обеспечивающего первичную обработку сигнала приемника электромагнитных колебаний. Помимо рассмотренных выше вопросов радиоволновых измерений технологических параметров, отнесенных к определенным, обладающих той или иной общностью группам, существует ряд параметров, которые не удается отнести ни к одной из этих групп. Кроме того, имеются области применения радиоволновых методов измерения, менее часто встречающихся на практике различных технологических параметров, которые не отражены в предыдущих разделах.