[發(fā)明專(zhuān)利]測(cè)量水膜厚度的雙曲余弦縫隙傳感器及柵格隔離器的設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811496180.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109540052A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張淑娥;喻星源;楊再旺;張京席;宋文妙;范寒柏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類(lèi)號(hào): G01B15/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B15/02
• 代理公司: 石家莊輕拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 侯迎新

1.一種測(cè)量水膜厚度的雙曲余弦縫隙傳感器，其特征在于：包括諧振腔主體(3)、左端楔形圓筒(1)和右端楔形圓筒(6)；所述諧振腔主體(3)由諧振腔(3-1)和左柵格隔離器(2)、右柵格隔離器(5)組成，所述諧振腔(3-1)的左右端分別連通左柵格隔離器(2)、右柵格隔離器(5)，左端柵格隔離器(2)和右端柵格隔離器(5)結(jié)構(gòu)相同，均由直線形中間金屬條和1對(duì)以上關(guān)于中間金屬條對(duì)稱(chēng)分布的雙曲余弦形金屬條組成；所述左端隔離器(2)的左端與左端楔形圓筒(1)相連通，右端隔離器(5)與右端楔形圓筒(6)相連通；諧振腔主體(3)的側(cè)壁設(shè)有耦合件安裝孔(4)；所述諧振腔(3-1)工作于TE₁₁₁模式下。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量水膜厚度的雙曲余弦縫隙傳感器，其特征在于：諧振腔(3-1)的半徑為20.59mm，左端柵格隔離器(2)和右端柵格隔離器(5)均由中間金屬條和左右對(duì)稱(chēng)分布的4對(duì)雙曲余弦形金屬條組成，金屬條的寬度均為1mm；x軸為過(guò)圓的中心點(diǎn)且重合于中間金屬條的方向，y軸與x軸正交，沿y軸正方向的4條雙曲余弦形金屬條依次過(guò)點(diǎn)(0,4.511)、(0,7.855)、(0,12.15)、(0，16.9)，相應(yīng)的函數(shù)方程依次為：y₁＝0.011cosh(x/4)+4.5，y₂＝0.055cosh(x/4)+7.8，y₃＝0.35cosh(x/4)+11.8，y₄＝2.1cosh(x/4)+14.8；單位均為mm。式中，x為x軸的變量，y₁、y₂、y₃、y₄為y軸的變量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量水膜厚度的雙曲余弦縫隙傳感器，其特征在于：所述左端楔形圓筒(1)的氣流流入端的壁面和右端楔形圓筒(6)的氣流流出端壁面均為楔形結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量水膜厚度的雙曲余弦縫隙傳感器，其特征在于：所述諧振腔主體(3)的耦合方式為同軸線激勵(lì)。

5.一種設(shè)計(jì)權(quán)利要求2所述的測(cè)量水膜厚度的雙曲余弦縫隙傳感器中柵格隔離器的設(shè)計(jì)方法，左端柵格隔離器(2)和右端柵格隔離器(5)的設(shè)計(jì)方法相同，左端柵格隔離器(2)包括以下具體步驟：

步驟1：計(jì)算諧振腔端面電流密度方向：過(guò)左端柵格隔離器(2)的中心點(diǎn)且重合于中間金屬條的方向設(shè)置x軸，設(shè)定y軸與x軸正交；J_r為諧振腔端面電流密度的徑向分量，為諧振腔端面電流密度的切向分量，J為諧振腔端面電流密度；諧振腔端面電流密度J與諧振腔端面電流密度的徑向分量J_r的夾角θ₁的正切值為：

式(1)中J₁為一階貝塞爾函數(shù)，J₁’為一階貝塞爾函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)；

步驟2：定位雙曲余弦金屬條：根據(jù)諧振腔端面電流密度分布的強(qiáng)弱確定雙曲余弦金屬條的位置，4對(duì)雙曲余弦形金屬條與y軸的交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離分別為0.22R、0.38R、0.59R、0.82R，R為諧振腔的半徑；

步驟3：確定雙曲余弦金屬條形狀：依次經(jīng)過(guò)各雙曲余弦金屬條與y軸的交點(diǎn)擬合相應(yīng)的雙曲余弦函數(shù)y＝acosh(x/b)+c中的常數(shù)a、b、c，使雙曲余弦函數(shù)上任意一點(diǎn)(x,y)的斜率與公式(1)中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電流密度方向相同。