×
29.05.2018
218.016.56f5

ВОЛНОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть использовано для измерения и контроля жидкостей, в частности водных растворов и суспензий веществ химической и биологической природы в различных технологических процессах, исследованиях структуры водных растворов, определения влагосодержания углеводородов, в том числе и «на потоке», а также в биофизических исследованиях. Конструкция резонансной измерительной камеры отличается возможностью надежной и устойчивой механической перестройки и подбора оптимальной связи резонатора с волноводным трактом. Перестраиваемая волноводно-диэлектрическая камера для контроля жидкостей включает разборную волноводную камеру. Прилегающая к фланцу волноводного тракта вставка содержит резьбовое гнездо для емкостного штыря, который представляет собой цилиндрический проводник, установленный по направлению силовых линий напряженности электрического поля Е и соединенный одним концом с широкой стенкой волновода. Между вставкой и фланцем волновода имеется неглубокая канавка, вдоль которой может перемещаться полоска тонкого металла в виде резонансной (индуктивно-емкостной) диафрагмы. Размеры и расположение диафрагмы выбираются таким образом, чтобы в волноводном устройстве получить взаимное уничтожение волн, отраженных от конца волновода и от диафрагмы. Волноводная вставка содержит сквозное отверстие для диэлектрической трубки, в которую заливается измеряемая жидкость. Гладкая пластина закрывает сквозное отверстие волновода и является короткозамыкателем тракта. С помощью перемещения тонкой диафрагмы, а также емкостного штыря добиваются максимального значения добротности резонаторной измерительной системы, что регистрируется по величине амплитуды резонансной кривой на экране. Разность амплитуд резонансной кривой при последовательных измерениях показывает изменение концентрации вещества в исследуемой жидкости, связанной с изменением величины диэлектрической проницаемости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области микроволновой диэлектрометрии и может быть использовано для определения концентраций веществ в водных растворах в целях контроля влаги в углеводородных смесях, загрязнения водных сред, концентрации биологических клеток в суспензиях.

Известны конструкции устройств для измерения поглощения жидкостью в диэлектрическом капилляре электромагнитного излучения микроволнового диапазона. В устройстве, предложенном в работе [Виноградов Е.А., Ирисова Н.А., Прохоров A.M. и др. Спектрометр для измерения поглощения электромагнитного излучения жидкостью А.с. СССР №1432394, МПК G01N 22/00] измерительная кювета с рабочим веществом выполнена в виде капилляра с электродами, вмонтированными в его торцы и соединенными с синхронным детектором. При этом капилляр устанавливается при настройке параллельно вектору плоскости поляризации электрического поля микроволнового излучения. Уровень поглощения микроволнового излучения жидкостью в капиллярной трубке определяется в данном случае по изменению электропроводности жидкости.

Недостатком данного метода является необходимость использования открытого резонатора, который не позволяет сконцентрировать микроволновое излучение в такой же степени, как закрытый металлический волновод. Следовательно, имеют место потери энергии излучения, приводящие к снижению чувствительности измерений поглощения.

Следующей конструкцией измерительного устройства, более близкого к предлагаемому, является капиллярная кювета, представляющая собой тонкостенную тефлоновую трубку в волноводе, которая использовалась для исследования водных растворов [Беляков Е.В., Храпко А. Ячейка для измерения параметров жидких диэлектриков. А.с. СССР №1307315, МПК G01N 22/00]. Недостатком данной конструкции по сравнению с предложенной является отсутствие возможности подстройки резонансной системы, что препятствовало использованию данного устройства для измерения диэлектрических характеристик широкого ряда сильнопоглощающих жидкостей.

Прототипом предлагаемого устройства является конструкция резонатора, отличающаяся возможностью перестройки геометрических размеров широкой стенки волновода в виде поршней с отверстиями для диэлектрической капиллярной трубки, в которую помещена измеряемая жидкость [Беляков Е.В. Измерительный СВЧ-резонатор для диэлектриков с большими потерями. А.с. СССР №1307315, МПК G01N 22/00]. Измерение диэлектрических характеристик жидкостей с помощью данного устройства выполняется следующим образом. В радиопрозрачный капилляр, пронизывающий широкую стенку металлического прямоугольного волновода, наливается исследуемая жидкость. Затем с помощью подвижных поршней добиваются максимального значения добротности резонаторной измерительной системы, что регистрируется по величине амплитуды резонансной кривой на экране. Разность амплитуд резонансной кривой при последовательных измерениях показывает изменение концентрации вещества в бинарной или же многокомпонентной исследуемой жидкости, связанной с изменением величины диэлектрической проницаемости. Более высокая чувствительность измерений наблюдается при измерениях уровня сигнала на склоне резонансной кривой. В этом случае оценивается смещение пика резонансной кривой по шкале частот, что повышает чувствительность измеряемого параметра жидкости, связанного также с изменением величины диэлектрической проницаемости.

Перемещение поршней перпендикулярно плоскости широкой стенки волновода осуществляется с помощью регулировочных винтов. Несмотря на высокие технические характеристики устройства, его работа отличается крайней нестабильностью, связанной с механической неустойчивостью элементов конструкции, что приводит к нестабильности результатов измерения амплитуды резонансной кривой отраженного СВЧ-сигнала.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого устройства, заключается в уменьшении искажения формы резонансной кривой отраженного СВЧ-сигнала за счет улучшения контакта контролируемой жидкости, помещенной в диэлектрический капилляр с волноводным измерительным устройством, что приводит к повышению точности и чувствительности измерений.

Технический результат достигается тем, что волноводное устройство выполняется разъемным. Прилегающая к фланцу волноводного тракта вставка содержит резьбовое гнездо для емкостного штыря, который представляет собой цилиндрический проводник, установленный по направлению силовых линий напряженности электрического поля Е и соединенный одним концом с широкой стенкой волновода. При некоторой длине штыря, близкой к λ0/4, проводимость последовательного контура обращается в бесконечность и волновод закорачивается. Между вставкой и фланцем волновода имеется неглубокая канавка, вдоль которой может перемещаться полоска тонкого металла в виде резонансной (индуктивно-емкостной) диафрагмы. Размеры и расположение диафрагмы выбираются таким образом, чтобы в волноводном устройстве получить взаимное уничтожение волн, отраженных от конца волновода и от диафрагмы. Волноводная вставка содержит сквозное отверстие для диэлектрической трубки, в которую заливается измеряемая жидкость. Гладкая пластина закрывает сквозное отверстие волновода и является короткозамыкателем тракта. С помощью перемещения тонкой диафрагмы, а также емкостного штыря добиваются максимального значения добротности резонаторной измерительной системы, что регистрируется по величине амплитуды резонансной кривой на экране. Разность амплитуд резонансной кривой при последовательных измерениях показывает изменение концентрации вещества в исследуемой жидкости, связанной с изменением величины диэлектрической проницаемости. Более высокая чувствительность измерений наблюдается при измерениях уровня сигнала на склоне резонансной кривой. В этом случае оценивается смещение пика резонансной кривой по шкале частот, что повышает чувствительность измеряемого параметра жидкости, связанного также с изменением величины диэлектрической проницаемости. Таким образом, предложены регулировочные элементы, совместное действие которых обеспечивает максимальную добротность резонатора для каждой концентрации вещества в исследуемой жидкости и обеспечивающие стабильность результатов измерений диэлектрических параметров контролируемой жидкости.

На фиг. 1 представлена конструкция волноводного устройство для измерения параметров жидкости, где 1 - волновод СВЧ-тракта; 2 - подвижная индуктивно-емкостная диафрагма; 3 - диэлектрическая трубка; 4 - измеряемая жидкость; 5 - короткозамыкающая пластина; 6 - емкостный штырь.

Измерение диэлектрических характеристик жидкостей с помощью данного устройства выполняется следующим образом. В диэлектрическую, трубку (3), пронизывающую широкую стенку металлического прямоугольного волновода (1), наливается исследуемая жидкость (4). Затем с помощью настроечных элементов - резонансной диафрагмы (2) и емкостного штыря (6), добиваются максимального значения добротности резонаторной измерительной системы, что регистрируется по величине амплитуды резонансной кривой на экране. Разность амплитуд резонансной кривой при последовательных измерениях показывает изменение концентрации вещества в исследуемой жидкости, связанной с изменением величины диэлектрической проницаемости. Более высокая чувствительность измерений наблюдается при измерениях уровня сигнала на склоне резонансной кривой. В этом случае оценивается смещение пика резонансной кривой по шкале частот, что повышает чувствительность измеряемого параметра жидкости, связанного также с изменением величины диэлектрической проницаемости.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет использовать регулировочные элементы, совместное действие которых обеспечивает максимальную добротность резонатора для каждой концентрации вещества в исследуемой жидкости и обеспечивает повышение чувствительности результатов измерений диэлектрических параметров контролируемой жидкости. Кроме того, упрощается конструкция устройства за счет исключения настроечных поршней с дифференциальными винтами, фторопластовыми шайбами, зубчатыми колесами и спиральными пружинами, уменьшаются габариты устройства и его вес в несколько раз и, следовательно, должна снижаться себестоимость измерительного узла.


ВОЛНОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТЕЙ
ВОЛНОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 91 items.
10.06.2013
№216.012.46b2

Устройство для люминесцентной диагностики новообразований

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре медицинского и фотобиологического назначения, предназначено для осуществления процесса люминесцентной диагностики рака на основе использования ряда редкоземельных металлокомплексов порфиринов и направлено на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483678
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4af0

Способ ранней электроэнцефалографической диагностики болезни паркинсона

Изобретение относится к медицине. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ) в фоновом режиме, вычисляют спектрограммы посредством вейвлет преобразования с материнской функцией Морле. Определяют частотные диапазоны ведущих ритмов ЭЭГ путем нахождения значений координат минимумов по частоте...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484766
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5e53

Способ получения пористого слоя оксида алюминия на изолирующей подложке

Изобретение относится к области получения структур, используемых, например, для изготовления полевых транзисторов и элементов памяти, необходимых для применения в микроэлектронике, системотехнике. Предложен способ получения пористых слоев оксида алюминия на изолирующих подложках. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489768
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.10.2013
№216.012.7b03

Устройство для измерения турбулентных пульсаций скорости потока жидкости

Устройство относится к электроизмерениям и может быть использовано для исследования турбулентности в потоке слабо электропроводящей жидкости, например морской или пресной воды. Устройство содержит диэлектрический корпус обтекаемой формы с установленными на нем измерительными электродами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497153
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.11.2013
№216.012.837f

Мультибарьерная гетероструктура для генерации мощного электромагнитного излучения суб- и терагерцового диапазонов

Изобретение относится к приборным структурам для генерации мощного электромагнитного излучения суб- и терагерцового диапазонов, которые применяются в компактных и мощных импульсных генераторах, детекторах и смесителях субтерагерцового и терагерцового диапазона частот. Изобретение обеспечивает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499339
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.01.2014
№216.012.95ae

Автоматизированная система реконструкции 3d распределения нейронов по серии изображений срезов головного мозга

Изобретение направлено на построение 3D модели при использовании минимального количества изображений гистологических срезов (слоев) с использованием средств приведения изображений к виду, удобному для распознавания специфических нейронов и последующей реконструкции их трехмерных распределений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504012
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.9892

Способ исследования теплофизических свойств жидкостей и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области тепловых исследований свойств жидкостей и может быть использовано для исследования динамических процессов термостимулированной структурной перестройки жидкостей. Заявлен способ исследования теплофизических свойств жидкостей, при котором в металлической кювете с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504757
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98bd

Способ формирования радиопортрета объекта методом параллельной обработки с частотным разделением

Изобретение относится к области радиовидения и может быть применено: для обнаружения предметов в миллиметровом диапазоне волн под одеждой человека, в таможенном контроле грузов, в радиоастрономии для картографирования области неба и протяженных небесных объектов, в дистанционном зондировании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504800
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.02.2014
№216.012.9e44

Способ получения металл-полимерного композитного материала для радиотехнической аппаратуры

Изобретение относится к получению металл-полимерных композиционных материалов, предназначенных для применения в радиотехнической аппаратуре в качестве радиопоглощающих и экранирующих материалов. Способ включает высокоскоростное термическое разложение металлсодержащих соединений с образованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506224
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3ea

Частотно-избирательное устройство для обработки сигналов на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к радиотехнике и акустоэлектронике и может быть использовано в устройствах измерительной техники и в радиосвязи. Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности частотно-избирательного устройства для обработки сигналов на ПАВ в процессе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507677
Дата охранного документа: 20.02.2014
Showing 1-2 of 2 items.
25.08.2017
№217.015.b28c

Перестраиваемая волноводно-диэлектрическая камера для контроля жидкостей

Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть использовано для измерения и контроля жидкостей, в частности водных растворов и суспензий веществ химической и биологической природы, в различных технологических процессах, исследованиях структуры водных растворов, определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614047
Дата охранного документа: 22.03.2017
19.01.2018
№218.016.073d

Свч-способ измерения концентрации водных растворов

Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть использовано для определения концентраций веществ в водных растворах, в том числе для контроля влаги в углеводородных смесях, при контроле загрязнения водных сред, при контроле концентрации биологических клеток в суспензиях. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631340
Дата охранного документа: 21.09.2017
+ добавить свой РИД