[實用新型]一種微波流體介質探測器

有效

• 申請號: 201320853380.4
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN203688466U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 徐耀忠;馮福祥;王建榮
• 申請（專利權）人: 寧波威瑞泰默賽多相流儀器設備有限公司
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01R27/26
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本實用新型涉及一種微波探測器，尤其是涉及一種能在射頻和微波頻段內對管道內的流體實現介質參數測量的探測器。

背景技術

在石油化工領域，經常需要測量管道中混合流體各種組分的含量，而測量方法往往是利用不同組分在某些物理性質上的差異，使得組分的混合比不同時與這些物理性質相關的參量會發生相應變化，通過測量該參量來推知組分的混合比例，比如，管道中如果是石油和水的混合流，在一般情況下，石油和水的密度有差異，油比水輕，油水的混合比例不同時，油水混合液的密度會發生變化，所以通過測量油水混合液的密度就可以反推出油水的混合比例，同理，測量其它的不同組分之間存在差異的物理參量也可以實現組分比例的測量，差異越大，測量的精度越高。在電子測量領域，介質的介電常數是影響介質的電響應性能的本質參數，不同介質的介電常數一般不相同，因此也可以通過混合流體介電常數的變化來推導組分混合比例的變化，而且通過測量混合流體的介電常數可以解決密度測量法在測量兩種密度相近的物質時，測量精度不理想的問題。

現有的流體介質的介電常數通常采用電容傳感器進行測量，其方法為首先在其兩塊極板之間為空氣的時候測試電容器的電容C₀，然后，用同樣的電容極板間距離但在極板間加入電介質液體后測得電容C_x，則液體的相對介電常數可以用下式計算ε_r=C_x/C₀。但是介電常數一般隨著信號頻率的改變而改變，所以要測量流體介質的介電常數還需要確定測量信號的頻率，介質的絕對介電常數都是比較小的數，數量級為10^-12，根據Maxwell方程組，信號的頻率越高對介質介電常數的變化越敏感，在整個射頻波段微波處于頻段頻率的最高端，所以微波信號對介質介電常數的變化最為敏感，利用微波信號來測量介質介電常數的變化當然可以獲得最高的靈敏度。微波在自由空間中的波長從一米縮減至一毫米以下，頻率越高波長越短，由于微波的波長與常見集中參數元器件如電阻、電容和電感的尺寸可相比擬，所以集中參數元器件在微波頻段不再是常規的單一類型的集中參數元件，而是變成了具有分布式的電阻、電容和電感的復雜的元件，這樣一來上述的電容在低頻波段還可以用來實現介質介電常數的測量，而在微波頻段就不再適用了，因為這時在微波信號的激勵下，一個電容已經不再是單純的電容，而是分布式的電阻、電容和電感的復合體了，所以應用微波來探測流體介質介電常數的變化必須采取新的方法。在微波實際應用中，一般可以利用微波傳輸線或微波諧振腔等來測量介質的介電常數，但是該方法一直以來一般用于電子領域，目前，國內外還沒有公開任何關于利用傳輸線機理來在線連續測量流體介電常數的裝置。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、操作方便、對流體介質能夠實現在線式連續測量的微波流體介質探測器。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種微波流體介質探測器，包括微波傳輸線，所述的微波傳輸線包括中間段開放式微波傳輸線和兩側封閉式微波傳輸線，所述的開放式微波傳輸線包括第一內導體和套設于所述的第一內導體外周且與第一內導體同軸的第一外導體，所述的封閉式微波傳輸線包括第二內導體、套設于所述的第二內導體外周且與第二內導體同軸的第二外導體以及密封填充在所述的第二內導體和所述的第二外導體之間的低損耗微波介質，兩側所述的第二內導體與中間所述的第一內導體一體直線連接，兩側所述的第二外導體與中間所述的第一外導體一體連接且相互之間形成流水通孔，所述的流水通孔的兩端開口通過法蘭與待測流體介質流經的管道連接，所述的流水通孔中流體的流經方向與所述的第一內導體的軸向相互垂直，所述的第二內導體的端部和所述的第二外導體的端部形成同軸線端口，所述的同軸線端口設置有用于將非標準的微波同軸線接口轉換成標準的微波同軸線接口的微波轉接頭，所述的微波轉接頭與外部的微波測量裝置連接，所述的待測流體介質流經所述的第一內導體且與所述的開放式微波傳輸線內的微波相互作用。

所述的第二外導體的端部的外壁設置有外螺紋，所述的微波轉接頭內部設置有內螺紋，所述的外螺紋和所述的內螺紋相互配合緊密連接。通過螺紋旋接方式，將第二外導體與微波轉換接頭壓緊連接，不僅連接、分離簡單易行，而且保證了兩者之間電連接的可靠性，同時使得第二外導體與第二內導體之間的微波介質受擠壓膨脹，進一步提高了第二內導體、低損耗微波介質及第二外導體相互之間的密封性能。