Научная статья на тему 'Измеритель влажности жидких углеводородов на основе открытого СВЧ-резонатора'

Измеритель влажности жидких углеводородов на основе открытого СВЧ-резонатора Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
281
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЛАЖНОСТЬ / ДИЭЛЕКТРИКИ / РЕЗОНАТОР / СВЧ-МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ / HUMIDITY / DIELECTRICS / RESONATOR / MICROWAVE METHODS MEASUREMENT OF HUMIDITY

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Мироненко Виктор Павлович

Рассмотрены СВЧ-методы измерения влажности нефтепродуктов. Показаны возможности резонаторного метода измерения. Представлена возможная схема СВЧ-влагомера на основе резонатора.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Мироненко Виктор Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Measuring instrument of humidity of liquid hydrocarbons on the basis of the open Microwave resonator

Microwave methods of measuring humidity of oil products are considered. Possibilities of a rezonatorny method of measurement are shown. The possible scheme of a microwave hydrometer on the basis of the resonator is presented.

Текст научной работы на тему «Измеритель влажности жидких углеводородов на основе открытого СВЧ-резонатора»

В.П.Мироненко

Нижневартовск, Россия

V.P.Mironenko

Niznevartovsk, Russia

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТОГО СВЧ-РЕЗОНАТОРА

MEASURING INSTRUMENT OF HUMIDITY OF LIQUID HYDROCARBONS ON THE BASIS OF THE OPEN MICROWAVE RESONATOR

Аннотация. Рассмотрены СВЧ-методы измерения влажности нефтепродуктов. Показаны возможности резонаторного метода измерения. Представлена возможная схема СВЧ-влагомера на основе резонатора.

Ключевые слова: влажность; диэлектрики; резонатор; СВЧ-методы измерения влажности._________________

Abstract. Microwave methods of measuring humidity of oil products are considered. Possibilities of a rezonatorny method of measurement are shown. The possible scheme of a microwave hydrometer on the basis of the resonator is presented.

Key words: humidity; dielectrics; resonator; microwave methods measurement of humidity.

Сведения об авторе: Мироненко Виктор Павлович, кандидат технических наук, доцент кафедры информатики и методики преподавания информатики. Место работы: Нижневартовский государственный гуманитарный университет.

About the author: Victor Pavlovich Mironenko, Candidate of Engineering, Associate Professor of the Department of Informatics and its Teaching Methodology.

Place of employment: Nizhnevartovsk State University of Humanities.

Контактная информация: 628611, г. Нижневартовск, ул. Дзержинского, д. 11; тел. (3466) 459044. E-mail: [email protected]

Использоваие СВЧ-методов для построения измерителей влажности нефтепродуктов обусловлено несколькими «благоприятными» факторами [4]: если жидкие углеводороды, являясь высокодобротными диэлектриками (е = 1,8—2,7; ё = (0,24—0,42)10—2), «радио-

прозрачны» для сигнала СВЧ-диапазона, то вода — активный поглотитель СВЧ-энергии (е = 49—80; ё = 0,15—1,2). Именно с этим связано распространённое в СВЧ-влагометрии построение влагомеров, основанное на измерении поглощений СВЧ-энергии исследуемой средой — методы свободного пространства с использованием проходящей либо отражённой волны [2]. Более информативным представляется резонаторный метод измерения, ко -гда в качестве чувствительного элемента первичного преобразователя влажности используют резонатор. СВЧ-резонатор, помещённый в линию передачи, представляет собой высокодобротный избирательный фильтр, характеризуемый резонансной частотой ^ и собственной добротностью Q0 = Гэ / 2 А £ При помещении в резонатор диэлектрика происходит изменение его характеристик — и резонансной частоты, и добротности. При этом резонансная частота ^ будет определяться эффективной диэлектрической проницаемостью резонатора еэфф (с учётом наличия диэлектрика), а добротность Qн — суммарными потерями

в резонаторе — ё. Далее остаётся получить зависимости: резонансной частоты ^ от эффективной диэлектрической проницаемости резонатор еэфф: ^ = Б(еэфф) и добротности резонатора Qн от влажности присутствующего диэлектрика: QI^ = ё) , чтобы сделать заключение о возможности измерения состава и влажности заполняющей резонатор диэлектрической среды. Возможная измерительная схема в этом случае может быть представлена линией передачи, нагруженной на согласованную нагрузку, в которую помещён СВЧ-резо-натор с исследуемым диэлектриком. В качестве источника СВЧ-сигнала выбран свип-генератор. В этом случае выделяемый резонатором сигнал после детектирования можно наблюдать на экране осциллографа в виде резонансной кривой. Причём амплитуда её будет соответствовать составу диэлектрика (отображая еэфф), а ширина резонансной кривой — 2 А f — характеризовать влажность заполняющего резонатор диэлектрика. Если в качестве исследуемой среды рассматривать жидкие углеводороды [1], возможно получить устройство для измерения влажности и состава нефтепродуктов. Однако использование в качестве чувствительного элемента преобразователя влажности металлического — «закрытого» —

резонатора создаёт определённые проблемы при измерении в нефтепроводе, так как часть потока, отводимая через резонатор, не будет адекватно отображать состав передаваемого потока (вода не растворяется в нефтепродуктах и не заполняет равномерно передаваемый поток). Дальнейшие исследования показали, что для измерения характеристик нефтепродуктов в потоке более приемлемым в качестве чувствительного элемента является «открытый» — диэлектрический — резонатор [1], характеризуемый наличием внешнего электрического поля. В этом случае резонатор может быть помещён непосредственно в исследуемый нефтяной поток. При этом, помещая несколько резонаторов (например, по периметру нефтепровода), удастся повысить достоверность полученных результатов. Реализация устройства связана с определёнными проблемами: для получения градуировочных кривых требуется однородная среда (суспензия нефть-вода), получение которой проблематично (требуется специальная смесительная установка), в то же время в передаваемом потоке появление компонентов (вода, нефть) в плоскости размещения резонаторов является величиной случайной. Поэтому обозначенные возможности для реализации измерительного устройства требуют дополнительных проработок.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бабко В.Г. Влагометрия жидких углеводородов // Материалы 7-й Всероссийской НТК «Состояние и проблемы измерений». М., 2000.

2. Берлинер М.А. Измерение влажности в диапазоне СВЧ. М., 1973.

3. Ильченко М.Е., Кудинов Е.Ф. Ферритовые и диэлектрические резонаторы СВЧ. Киев, 1973.

4. Мироненко В.П. Об особенностях измерения влажности нефтепродуктов СВЧ-методами // Вестник Нижневартовского государственного гуманитарного университета. 2011. № 3.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.