Спосіб визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах

Номер патенту: 100816

Опубліковано: 25.01.2013

Автор: Широков Ігор Борисович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах, що включає первинне генерування безперервних мікрохвильових коливань з частотою f1, які через першу мікрохвильову антену випромінюють у напрямі другої мікрохвильової антени, при цьому мікрохвильові коливання пропускають через шар суміші діелектрик-вода, відсотковий вміст води в якій контролюють, прийняті другою мікрохвильовою антеною мікрохвильові коливання подають на сигнальний вхід керованого мікрохвильового фазообертача, на вхід керування якого подають сигнал з частотою F з виходу генератора низькочастотних коливань, в керованому фазообертачі здійснюють зсув частоти мікрохвильового сигналу з частотою f1 на величину F, при цьому трансформовані по частоті мікрохвильові коливання з частотою f2=f1+F подають на один вхід мікрохвильового змішувача, на інший вхід якого подають частину енергії початкового мікрохвильового сигналу, внаслідок чого ці мікрохвильові коливання перемножують і здійснюють гомодинне перетворення частоти, отриманий на виході мікрохвильового змішувача низькочастотний сигнал з частотою F обмежують по амплітуді і подають на перший вхід фазового детектора, на другий вхід якого подають низькочастотний опорний сигнал з частотою F з виходу того ж генератора низькочастотних коливань, і на виході фазового детектора отримують сигнал, пропорційний набігу фази мікрохвильового сигналу, що пройшов через суміш діелектрик-вода, який відрізняється тим, що низькочастотний сигнал з виходу мікрохвильового змішувача додатково випрямляють, причому цей випрямлений сигнал оцифровують з отриманням малого числа розрядів двійкового коду, що визначає грубо рівень відсоткового вмісту води в суміші, після чого отриманий двійковий код з малим числом розрядів подають на перший вхід обчислювача, такого як мікроконтролер, при цьому сигнал з виходу фазового детектора оцифровують з отриманням великого числа розрядів двійкового коду, що визначає точно набіг фази мікрохвильових коливань в межах одного фазового циклу, отриманий двійковий код з великим числом розрядів подають на другий вхід обчислювача, у обчислювачі по отриманому раніше цифровому коду з малим числом розрядів визначають число фазових циклів набігу фази, що отримав мікрохвильовий сигнал, проходячи через суміш діелектрик-вода, після чого отримане число фазових циклів, представлене у вигляді двійкового коду, додають як старші додаткові розряди до отриманого раніше двійковому коду з великим числом розрядів і отримують двійковий код із збільшеним числом розрядів, що визначає точно набіг фази мікрохвильового сигналу в межах декількох фазових циклів, а за отриманим цифровим кодом із збільшеним числом розрядів визначають точне і однозначне значення відсоткого вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах.

Текст

Реферат: Винахід належить до області електричних вимірювань неелектричних величин і може бути використаний для контролю вмісту води в рідких сумішах типу діелектрик-вода у складі аналітично-вимірювальних комплексів безперервного контролю параметрів суміші в системах автоматичного керування технологічними процесами. Новим у способі визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах є застосування мікрохвильового каналу зв'язку для проведення вимірювань набігу фази і одночасної оцінки міри поглинання мікрохвильового сигналу в суміші. За проведеною оцінкою міри поглинання сигналу визначають грубо відсотковий вміст води в суміші, що дає можливість визначити число фазових циклів набігу фази мікрохвильового сигналу і визначити тим самим точне значення набігу фази, за яким точно і однозначно визначають відсотковий вміст води в суміші. Вимірювання різниці фаз сигналів проводять при цьому на низьких частотах, що отримують після гомодинного перетворення частоти мікрохвильових сигналів. Для організації гомодинного перетворення частот сигналів один з мікрохвильових сигналів отримують шляхом монотонного зсуву фази початкового мікрохвильового сигналу з певною швидкістю. Спосіб забезпечує підвищення точності та однозначності визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода, що підвищує якість керування технологічними процесами. UA 100816 C2 (12) UA 100816 C2 UA 100816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до області електричних вимірювань неелектричних величин і може бути використаний для контролю вмісту води в рідких сумішах типу діелектрик-вода, наприклад рідких вуглеводнях (нафта, мастило, мазут і тому подібне) або у вологих сумішах (цементнопісочна суміш тощо). Відомі різні способи контролю вмісту води в діелектричних речовинах, таких як рідкі вуглеводні, наприклад: оптичні, масово-вагові й ультразвукові (див., наприклад, Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин / A.M. Туричин, Б.Э. Аршанский, И.А. Зограф и др. / Под общей ред. П.В. Новицкого. - М. - Л.: Энергия, 1966. - 690 с.). Але фізичні властивості діелектриків можуть бути співставленні з фізичними властивостями води. З цієї причини визначити відсотковий вміст води в суміші виявляється досить проблематично. Мікрохвильові методи вимірювань є прогресивнішими. При цьому розрізняють принципово два способи визначення відсоткового вмісту води в суміші вода-діелектрик. Один з них заснований на поглинанні мікрохвильових коливань власне водними включеннями (див., наприклад, Викторов В.А. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов / В.А. Викторов, Б.В. Лункин, А.С. Совлуков. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 208 с.). Проте, дані методи вимірювань можуть надавати неадекватні показання, оскільки сам діелектрик також може поглинати мікрохвильові коливання. Крім того, при такому підході необхідно вживати заходи по стабілізації амплітуди вихідних мікрохвильових коливань і забезпечувати довготривалу стабільність вимірника прохідної потужності мікрохвильових коливань. Наявність струмопровідних домішок, окрім власне води, в контрольованому матеріалі, наприклад, золи, солей і таке інше, дає додаткову складову похибки визначення відсоткового вмісту води в суміші. На відміну від перерахованих вище, мікрохвильові фазометричні способи контролю відсоткового вмісту води в суміші вода-діелектрик дають адекватніші результати. Дійсно, відносна діелектрична проникність більшості діелектриків лежить в межах 3…6 (для переважної більшості рідких вуглеводнів - близько 4). Діелектрична проникність води складає величину близько 80 (залежить від робочої частоти аналізатора). Тому пропускаючи мікрохвильові коливання крізь суміш вода-діелектрик, можна судити про відсотковий вміст води в суміші, вимірюючи набіг фази мікрохвильових коливань. Найбільш близькими за технічною суттю до винаходу є: 1. Спосіб вимірювання флуктуацій набігу фази і кутів приходу радіохвиль (Патент України №58814А oп. у Бюл. № 8 від 15.08.2003, G01R 29/08), або 2. Спосіб контролю змін інтегрального складу газового середовища (Патент України № 95712, оп. у Бюл. № 16 від 25.08.2011, МПК А62В 99/00, А61В 5/02, G01R 31/36), або 3. Спосіб визначення швидкості і якісного складу речовини в потоці (Патент України № 76182, оп. у Бюл. № 7 від 17.07.2006, МПК G01R 29/08). Спільним у цих способах є генерування безперервних мікрохвильових коливань з деякою частотою 1, випромінювання цих коливань за допомогою першої мікрохвильової антени через контрольований об'єкт(шар повітря в приміщенні або рідині в трубопроводі) у напрямі другої мікрохвильової антени, прийом мікрохвильових коливань, що містять інформацію про діелектричні властивості контрольованого об'єкта у вигляді набігу фази мікрохвильових коливань kd (де k=2/D - хвильове число, D  0 45 50 55  - довжина хвилі мікрохвильових коливань у середовищі поширення, 0 - довжина хвилі у вакуумі,  - діелектрична проникність середовища поширення (контрольованого об'єкту), d - пройдений шлях), зсув частоти початкових мікрохвильових коливань на деяку величину F, перевипромінювання трансформованих по частоті (2=1+F) безперервних мікрохвильових коливань за допомогою другої мікрохвильової антени через той же контрольований об'єкт у напрямі першої мікрохвильової антени, вторинний прийом трансформованих по частоті безперервних мікрохвильових коливань, перемножування початкових мікрохвильових коливань з трансформованими по частоті мікрохвильовими коливаннями, виділення комбінаційної різниці, що становить з частотою F=2-1 і набігом фази 2kd, і вимірювання цього набігу фази на низькій частоті F. По виміряній зміні набігу фази 2kd контролюють зміни інтегрального складу повітря в об'ємі приміщення або якісних показників рідини в трубопроводі. Проте, приведені способи вимірювання флуктуацій набігу фази мікрохвильового сигналу, на яких ґрунтується аналіз якісного складу речовини, через яку пропускають мікрохвильові коливання, мають один істотний недолік. Величина 2kd залежить від діелектричної проникності контрольованого об'єкта  і від товщини шару d контрольованого об'єму при фіксованій частоті мікрохвильових коливань. При цьому набіг фази 2kd при фіксованій відстані d може змінюватися в широких межах в двох випадках: або при зміні діелектричної проникності  також в широких межах, але при малих відстанях d, або при зміні діелектричної проникності  в малих 1 UA 100816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 межах, але при великих відстанях d. Сказане може привести до випадку, коли зміна величини 2kd може перевищити 2. Це може відбутися при поступовому додаванні (або видаленні) води з суміші діелектрик-вода, якщо врахувати, що діелектрична проникність води (80) у багато разів більше діелектричної проникності другого матеріалу суміші (3…6). Якщо врахувати, що вимірювання різниці фаз сигналів може бути виконане лише в межах від нуля до 2, то інформація про число фазових циклів буде втрачена і значення 2kd буде визначено неоднозначно. В цьому випадку виникає неоднозначність у визначенні відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах. В основу винаходу поставлена задача збільшення точності вимірювань і усунення неоднозначності визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вимірювання відсоткового вмісту води в сумішах діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах, що включає первинне генерування безперервних мікрохвильових коливань з частотою 1, які через першу мікрохвильову антену випромінюють у напрямі другої мікрохвильової антени, при цьому мікрохвильові коливання пропускають через шар суміші діелектрик-вода, відсотковий вміст води в якій контролюють, при цьому прийняті другою мікрохвильовою антеною мікрохвильові коливання подають на сигнальний вхід керованого мікрохвильового фазообертача, на вхід керування якого подають сигнал з частотою F з виходу генератора низькочастотних коливань, при цьому в керованому фазообертачі здійснюють зсув частоти мікрохвильового сигналу з частотою 1 на величину F, при цьому трансформовані по частоті мікрохвильові коливання з частотою 2=1+F подають на один вхід мікрохвильового змішувача, на інший вхід якого подають частину енергії початкового мікрохвильового сигналу, внаслідок чого ці мікрохвильові коливання перемножують і здійснюють гомодинне перетворення частоти, при цьому отриманий на виході мікрохвильового змішувача низькочастотний сигнал з частотою F обмежують по амплітуді і подають на перший вхід фазового детектора, на другий вхід якого подають низькочастотний опорний сигнал з частотою F з виходу того ж генератора низькочастотних коливань, і на виході фазового детектора отримують сигнал, пропорційний набігу фази мікрохвильового сигналу, що пройшов через суміш діелектрик-вода, згідно з винаходом, низькочастотний сигнал з виходу мікрохвильового змішувача додатково випрямляють, причому цей випрямлений сигнал оцифровують з отриманням малого числа розрядів двійкового коду, що визначає грубо рівень відсоткового вмісту води в суміші, після чого отриманий двійковий код з малим числом розрядів подають на перший вхід обчислювача, наприклад, мікроконтролера, при цьому сигнал з виходу фазового детектора оцифровують з отриманням великого числа розрядів двійкового коду, що визначає точно набіг фази мікрохвильових коливань в межах одного фазового циклу, після чого отриманий двійковий код з великим числом розрядів подають на другий вхід обчислювача, після чого у обчислювачі по отриманому раніше цифровому коду з малим числом розрядів визначають число фазових циклів набігу фази, що отримав мікрохвильовий сигнал, проходячи через суміш діелектрик-вода, після чого отримане число фазових циклів, представлене у вигляді двійкового коду, додають як старші додаткові розряди до отриманого раніше двійковому коду з великим числом розрядів і отримують двійковий код із збільшеним числом розрядів, що визначає точно набіг фази мікрохвильового сигналу в межах декількох фазових циклів, після чого за отриманим цифровим кодом із збільшеним числом розрядів визначають точне і однозначне значення процентного вмісту води в суміші діелектриквода при зміні вмісту води в суміші в широких межах. Порівняння запропонованого способу зі вже відомими способами і прототипом показує, що спосіб, що заявляється, виявляє нові технічні властивості, які полягають у можливості визначити точне і однозначне значення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах. Ці властивості запропонованого винаходу особливо важливі, якщо врахувати той факт, що діелектрична проникність води у багато разів більше діелектричної проникності іншого матеріалу суміші і зміна вмісту води в суміші в широких межах призводить до великих змін набігу фази мікрохвильового сигналу, що проходить крізь суміш. Ці зміни можуть перевищувати величину 2, при цьому за способом, що заявляється, з'являється можливість контролювати зміну кількості фазових циклів набігу фази мікрохвильового сигналу, що проходить через суміш діелектрик-вода. Ці властивості запропонованого винаходу є новими, тому що в способі-прототипі через властиві йому недоліки, що полягають у вимірюванні змін набігу фази мікрохвильового сигналу в межах тільки одного фазового циклу, визначити однозначний відсотковий вміст води в суміші не є можливим. 2 UA 100816 C2 У пропонованому способі визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах спочатку генерують мікрохвильові коливання з частотою 1, які потім через першу мікрохвильову антену випромінюють у напрямі другої мікрохвильової антени. При цьому мікрохвильовий сигнал, пройшовши через суміш діелектрик5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вода, набуває набігу фази, рівного   2f1d  / c , де с - швидкість світла у вакуумі. Далі прийняті мікрохвильові коливання подають на сигнальний вхід керованого мікрохвильового фазообертача, на вхід керування якого подають низькочастотні коливання з частотою F. Ці коливання формують за допомогою генератора низькочастотних коливань. У керованому мікрохвильовому фазообертачі за період T=1/F низькочастотного сигналу керування в мікрохвильові коливання вносять монотонно наростаючий від 0 до 2 фазовий зсув. При цьому здійснюють зсув частоти мікрохвильового сигналу з частотою 1 на величину, рівну частоті F. Трансформований по частоті мікрохвильовий сигнал, з частотою 2=1+F, подають на мікрохвильовий змішувач, куди також подають початкові мікрохвильові коливання з частотою 1. У мікрохвильовому змішувачі здійснюють перемножування цих сигналів і, в результаті цього, здійснюють гомодинне перетворення частоти. Перетворений по частоті низькочастотний сигнал з частотою F обмежують по амплітуді у підсилювачі-обмежувачі і подають на вхід фазового детектора, на опорний вхід якого подають опорний сигнал з тією ж частотою F і від того ж низькочастотного генератора. Таким чином, на виході фазового детектора отримують сигнал пропорційний набігу фази мікрохвильового сигналу в межах одного фазового циклу, при його проходженні через контрольовану суміш. Додатково оцінюють міру ослаблення мікрохвильового сигналу при його проходженні крізь контрольовану суміш. Для цього низькочастотний сигнал, що отримується на виході мікрохвильового змішувача, випрямляють і вимірюють його рівень. При цьому вимірювання проводять досить грубо. Головне завдання при цьому: не вимірювати точно міру ослаблення мікрохвильового сигналу, а оцінювати грубо рівень відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода. Провівши грубу оцінку міри вмісту води в суміші, визначають кількість фазових циклів набігу фази мікрохвильового сигналу, знаючи товщину контрольованого шару суміші і підставляючи визначену грубо діелектричну проникність суміші. При цьому знаючи кількість фазових циклів набігу фази мікрохвильового сигналу при його поширенні крізь шар суміші і знаючи точне значення набігу фази мікрохвильового сигналу в межах одного фазового циклу, визначають відносну діелектричну проникність  всього шару контрольованої суміші. З набутого значення відносної діелектричної проникності суміші однозначно і з високою точністю визначають відсотковий вміст води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах. Вказаний спосіб визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах можна реалізувати за допомогою пристрою, показаного на схематичному кресленні. Пристрій для визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах містить генератор мікрохвильових коливань 1, мікрохвильовий спрямований відгалужувач 2, генератор низькочастотних коливань 3, випромінюючу мікрохвильову антену 4, мікрохвильовий змішувач 5, підсилювач-обмежувач 6, лінійний детектор 7, фазовий детектор 8, перший аналого-цифровий перетворювач 9, другий аналогоцифровий перетворювач 10, обчислювач 11, приймальну мікрохвильову антену 12, керований мікрохвильовий фазообертач 13. Вихід генератора мікрохвильових коливань 1 з'єднаний зі входом мікрохвильового спрямованого відгалужувача 2, перший вихід якого з'єднаний зі входом випромінюючої мікрохвильової антени 4, а другий вихід мікрохвильового спрямованого відгалужувача 2 з'єднаний з першим входом мікрохвильового змішувача 5, при цьому вихід мікрохвильового змішувача 5 з'єднаний зі входом підсилювача-обмежувача 6 і з входом лінійного детектора 7, при цьому вихід підсилювача-обмежувача 6 з'єднаний з першим входом фазового детектора 8, другий вхід якого з'єднаний зі виходом генератора низькочастотних коливань 3, при цьому вихід лінійного детектора 7 з'єднаний зі входом першого аналого-цифрового перетворювача 9, вихід якого з'єднаний з першим входом обчислювача 11, а вихід фазового детектора 8 з'єднаний зі входом другого аналого-цифрового перетворювача 10, вихід якого з'єднаний з другим входом обчислювача 11, при цьому вихід приймальної мікрохвильової антени 12 з'єднаний з сигнальним входом керованого мікрохвильового фазообертача 13, при цьому вихід генератора низькочастотних коливань 3 з'єднаний зі входом керування керованого мікрохвильового фазообертача 13, вихід якого з'єднаний з другим входом мікрохвильового змішувача 5. Працює пристрій, що реалізовує спосіб визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах, таким чином. 3 UA 100816 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Мікрохвильові коливання з амплітудою U1, частотою 1 і початковою фазою 1, описувані таким виразом u1(t)=U1cos(21t+1), з виходу генератора мікрохвильових коливань 1 подають вхід мікрохвильового спрямованого відгалужувача 2. Ослаблений мікрохвильовий сигнал з першого виходу спрямованого відгалужувача 2 подають на вхід випромінюючої мікрохвильової антени 4, яка первинно випромінює ці мікрохвильові коливання крізь шар контрольованої суміші у напрямі приймальні мікрохвильової антени 12. При цьому мікрохвильовий сигнал набуває набіг фази, який дорівнює   2f1d  / c . Таким чином, прийняті мікрохвильові коливання мають наступний вигляд: u2(t)=U1Kcos(21t+1+Δ), де K=K1K2 - узагальнений амплітудний фактор, K1 - коефіцієнт ослаблення спрямованого відгалужувача по першому виходу, K2 - коефіцієнт ослаблення мікрохвильових коливань у товщині шару контрольованої суміші з урахуванням коефіцієнта підсилення мікрохвильових антен. Далі прийняті мікрохвильові коливання подають на сигнальний вхід керованого мікрохвильового фазообертача 13, на вхід керування якого, подають сигнал генератора низькочастотних коливань 3. У керованому мікрохвильовому фазообертачі 13 в мікрохвильові коливання з частотою f1 вноситься періодичний монотонно наростаючий від 0 до 2 фазовий зсув, з періодом, рівним T=1/F. При цьому можна говорити про зсув спектра мікрохвильових коливань на так звану частоту Допплера F=1/Т. Таким чином, здійснюється зсув частоти мікрохвильового сигналу з частотою 1 на величину, рівну частоті F. Трансформований по частоті мікрохвильовий сигнал, з частотою 2=1+F, має наступний вигляд U3(t)=U1Kcos[2(1+F)t+1+Δ+2)], де 2 - початкова фаза низькочастотних коливань. Цей мікрохвильовий сигнал подають на другий вхід мікрохвильового змішувача 5, на перший вхід якого подають ослаблені початкові мікрохвильові коливання з частотою 1. У мікрохвильовому змішувачі здійснюють перемножування мікрохвильових коливань або гомодинне перетворення частоти. Перетворений по частоті низькочастотний сигнал описується таким виразом u4(t)=U1KΣcos(2Ft+Δ+2), де KΣ=KK3 - сумарний амплітудний фактор, K3 - коефіцієнт перетворення змішувача з урахуванням ослаблення мікрохвильового сигналу по другому виходу спрямованого відгалужувача. Цей сигнал обмежують по амплітуді в підсилювачі-обмежувачі 6 і подають на перший вхід фазового детектора 8, на другий вхід якого подають сигнал з виходу генератора низькочастотних коливань, що має такий вигляд u5(t)=U2cos(2Ft+2). Таким чином, на виході фазового детектора 8 отримують сигнал постійного струму, пропорційний набігу фази мікрохвильового сигналу з коефіцієнтом KPD, при його проходженні крізь шар контрольованої суміші u6=KPDΔ Проте, величина виміряної різниці фаз Δ двох низькочастотних коливань не може бути більша ніж 2. При цьому саму величину Δ представляють як   2f1d  / c  2n  PC , 50 55 де n - ціле число фазових циклів, PC - вимірювана різниця фаз двох низькочастотних сигналів в межах одного фазового циклу (може змінюватися від нуля до 2). Виміряну різницю фаз в межах одного фазового циклу подають на другий аналогоцифровий перетворювач 10 і отримують цифровий код, що відображує точне значення різниці фаз в межах одного фазового циклу. Число розрядів двійкового коду вибирають максимально можливим. Цей код вводять у обчислювач 11. Паралельно низькочастотний сигнал з виходу мікрохвильового змішувача 5 випрямляють лінійним детектором 7 і на його виході отримують сигнал постійного струму, пропорційний коефіцієнту ослаблення мікрохвильових коливань K2 у товщині шару контрольованої суміші. Цей сигнал оцифровують за допомогою першого аналого-цифрового перетворювача 9. Процес перетворення служить не для точного вимірювання величини ослаблення мікрохвильового сигналу в товщі контрольованої суміші, а для грубої оцінки відсоткового вмісту води в суміші 4 UA 100816 C2 5 10 15 20 діелектрик-вода. Чим більше води в суміші, тим більше поглинання мікрохвильового сигналу. Число отримуваних розрядів мале. Цей код вводять у обчислювач 11, в якому за значенням цього коду, з урахуванням відомої відстані d, визначають число фазових циклів набігу фази мікрохвильового сигналу при його поширенні крізь товщу контрольованої суміші. У обчислювачі 11 отримане число фазових циклів у вигляді відповідного числа розрядів двійкового коду додають як старші розряди до отриманого двійкового коду, що відображує точне значення різниці фаз низькочастотних коливань у межах одного фазового циклу. Після чого, знаючи товщину шару контрольованої суміші, однозначно і з високою точністю визначають відносну діелектричну проникність ε досліджуваної суміші діелектрик-вода, а отже і відсотковий вміст води в суміші. Народногосподарський ефект від використання винаходу пов'язаний із створенням системи, яка дає можливість аналізувати властивості середовища поширення мікрохвиль за наслідками вимірювань набігу фази мікрохвильових коливань, підвищеною точністю, що має однозначність визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода. Перевага даного способу вимірювання, в порівнянні з прототипом, полягає в досягненні підвищеної точності вимірювання відсоткового вмісту води в суміші. Додаткова перевага даного способу вимірювання полягає в тому, що вимірювання проводиться однозначно. Інший аспект підвищення ефективності застосування винаходу пов'язаний з можливістю його використання у складі аналітично-вимірювальних комплексів безперервного контролю параметрів суміші діелектрик-вода при автоматизації технологічних процесів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 Спосіб визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах, що включає первинне генерування безперервних мікрохвильових коливань з частотою f1, які через першу мікрохвильову антену випромінюють у напрямі другої мікрохвильової антени, при цьому мікрохвильові коливання пропускають через шар суміші діелектрик-вода, відсотковий вміст води в якій контролюють, прийняті другою мікрохвильовою антеною мікрохвильові коливання подають на сигнальний вхід керованого мікрохвильового фазообертача, на вхід керування якого подають сигнал з частотою F з виходу генератора низькочастотних коливань, в керованому фазообертачі здійснюють зсув частоти мікрохвильового сигналу з частотою f1 на величину F, при цьому трансформовані по частоті мікрохвильові коливання з частотою f2=f1+F подають на один вхід мікрохвильового змішувача, на інший вхід якого подають частину енергії початкового мікрохвильового сигналу, внаслідок чого ці мікрохвильові коливання перемножують і здійснюють гомодинне перетворення частоти, отриманий на виході мікрохвильового змішувача низькочастотний сигнал з частотою F обмежують по амплітуді і подають на перший вхід фазового детектора, на другий вхід якого подають низькочастотний опорний сигнал з частотою F з виходу того ж генератора низькочастотних коливань, і на виході фазового детектора отримують сигнал, пропорційний набігу фази мікрохвильового сигналу, що пройшов через суміш діелектрик-вода, який відрізняється тим, що низькочастотний сигнал з виходу мікрохвильового змішувача додатково випрямляють, причому цей випрямлений сигнал оцифровують з отриманням малого числа розрядів двійкового коду, що визначає грубо рівень відсоткового вмісту води в суміші, після чого отриманий двійковий код з малим числом розрядів подають на перший вхід обчислювача, такого як мікроконтролер, при цьому сигнал з виходу фазового детектора оцифровують з отриманням великого числа розрядів двійкового коду, що визначає точно набіг фази мікрохвильових коливань в межах одного фазового циклу, отриманий двійковий код з великим числом розрядів подають на другий вхід обчислювача, у обчислювачі по отриманому раніше цифровому коду з малим числом розрядів визначають число фазових циклів набігу фази, що отримав мікрохвильовий сигнал, проходячи через суміш діелектрик-вода, після чого отримане число фазових циклів, представлене у вигляді двійкового коду, додають як старші додаткові розряди до отриманого раніше двійкового коду з великим числом розрядів і отримують двійковий код із збільшеним числом розрядів, що визначає точно набіг фази мікрохвильового сигналу в межах декількох фазових циклів, а за отриманим цифровим кодом із збільшеним числом розрядів визначають точне і однозначне значення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах. 5 UA 100816 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for determination of percent content of water in mix dielectric-water at change of water content in mix in broad region

Автори англійською

Shyrokov Ihor Borysovych

Назва патенту російською

Способ определения процентного содержания воды в смеси диэлектрик-вода при изменении содержания воды в смеси в широких границах

Автори російською

Широков Игорь Борисович

МПК / Мітки

МПК: G01N 22/00, G01F 13/00

Мітки: межах, діелектрик-вода, визначення, широких, спосіб, вмісту, суміші, води, відсоткового, зміни

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/8-100816-sposib-viznachennya-vidsotkovogo-vmistu-vodi-v-sumishi-dielektrik-voda-pri-zmini-vmistu-vodi-v-sumishi-v-shirokikh-mezhakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення відсоткового вмісту води в суміші діелектрик-вода при зміні вмісту води в суміші в широких межах</a>

Подібні патенти