一种微波流体介质探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微波流体介质探测器，特点是包括微波传输线，微波传输线包括中间开放式微波传输线和两侧封闭式微波传输线，开放式微波传输线包括第一内导体和第一外导体，封闭式微波传输线包括第二内导体、第二外导体和密封填充的低损耗微波介质，两侧第二内导体与中间第一内导体一体直线连接，两侧第二外导体与中间第一外导体一体连接且相互之间形成流水通孔，流水通孔两端开口通过法兰与待测流体介质流经的管道连接，流水通孔的流体流经方向与第一内导体的轴向相互垂直，第二外导体和第二内导体的端部形成的同轴线端口与微波转接头连接，微波转接头与外部的微波测量装置连接，优点是结构简单、操作方便、能对流体介质实现在线式连续测量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种微波流体介质探测器，特点是包括微波传输线，微波传输线包括中间开放式微波传输线和两侧封闭式微波传输线，开放式微波传输线包括第一内导体和第一外导体，封闭式微波传输线包括第二内导体、第二外导体和密封填充的低损耗微波介质，两侧第二内导体与中间第一内导体一体直线连接，两侧第二外导体与中间第一外导体一体连接且相互之间形成流水通孔，流水通孔两端开口通过法兰与待测流体介质流经的管道连接，流水通孔的流体流经方向与第一内导体的轴向相互垂直，第二外导体和第二内导体的端部形成的同轴线端口与微波转接头连接，微波转接头与外部的微波测量装置连接，优点是结构简单、操作方便、能对流体介质实现在线式连续测量。【专利说明】一种微波流体介质探测器
本技术涉及一种微波探测器，尤其是涉及一种能在射频和微波频段内对管道内的流体实现介质参数测量的探测器。
技术介绍
在石油化工领域，经常需要测量管道中混合流体各种组分的含量，而测量方法往往是利用不同组分在某些物理性质上的差异，使得组分的混合比不同时与这些物理性质相关的参量会发生相应变化，通过测量该参量来推知组分的混合比例，比如，管道中如果是石油和水的混合流，在一般情况下，石油和水的密度有差异，油比水轻，油水的混合比例不同时，油水混合液的密度会发生变化，所以通过测量油水混合液的密度就可以反推出油水的混合比例，同理，测量其它的不同组分之间存在差异的物理参量也可以实现组分比例的测量，差异越大，测量的精度越高。在电子测量领域，介质的介电常数是影响介质的电响应性能的本质参数，不同介质的介电常数一般不相同，因此也可以通过混合流体介电常数的变化来推导组分混合比例的变化，而且通过测量混合流体的介电常数可以解决密度测量法在测量两种密度相近的物质时，测量精度不理想的问题。现有的流体介质的介电常数通常采用电容传感器进行测量，其方法为首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容Ctl，然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质液体后测得电容cx，则液体的相对介电常数可以用下式计算=CxA^但是介电常数一般随着信号频率的改变而改变，所以要测量流体介质的介电常数还需要确定测量信号的频率，介质的绝对介电常数都是比较小的数，数量级为10_12，根据Maxwell方程组，信号的频率越高对介质介电常数的变化越敏感，在整个射频波段微波处于频段频率的最高端，所以微波信号对介质介电常数的变化最为敏感，利用微波信号来测量介质介电常数的变化当然可以获得最高的灵敏度。微波在自由空间中的波长从一米缩减至一毫米以下，频率越高波长越短，由于微波的波长与常见集中参数元器件如电阻、电容和电感的尺寸可相比拟，所以集中参数元器件在微波频段不再是常规的单一类型的集中参数元件，而是变成了具有分布式的电阻、电容和电感的复杂的元件，这样一来上述的电容在低频波段还可以用来实现介质介电常数的测量，而在微波频段就不再适用了，因为这时在微波信号的激励下，一个电容已经不再是单纯的电容，而是分布式的电阻、电容和电感的复合体了，所以应用微波来探测流体介质介电常数的变化必须采取新的方法。在微波实际应用中，一般可以利用微波传输线或微波谐振腔等来测量介质的介电常数，但是该方法一直以来一般用于电子领域，目前，国内外还没有公开任何关于利用传输线机理来在线连续测量流体介电常数的装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便、对流体介质能够实现在线式连续测量的微波流体介质探测器。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种微波流体介质探测器，包括微波传输线，所述的微波传输线包括中间段开放式微波传输线和两侧封闭式微波传输线，所述的开放式微波传输线包括第一内导体和套设于所述的第一内导体外周且与第一内导体同轴的第一外导体，所述的封闭式微波传输线包括第二内导体、套设于所述的第二内导体外周且与第二内导体同轴的第二外导体以及密封填充在所述的第二内导体和所述的第二外导体之间的低损耗微波介质，两侧所述的第二内导体与中间所述的第一内导体一体直线连接，两侧所述的第二外导体与中间所述的第一外导体一体连接且相互之间形成流水通孔，所述的流水通孔的两端开口通过法兰与待测流体介质流经的管道连接，所述的流水通孔中流体的流经方向与所述的第一内导体的轴向相互垂直，所述的第二内导体的端部和所述的第二外导体的端部形成同轴线端口，所述的同轴线端口设置有用于将非标准的微波同轴线接口转换成标准的微波同轴线接口的微波转接头，所述的微波转接头与外部的微波测量装置连接，所述的待测流体介质流经所述的第一内导体且与所述的开放式微波传输线内的微波相互作用。所述的第二外导体的端部的外壁设置有外螺纹，所述的微波转接头内部设置有内螺纹，所述的外螺纹和所述的内螺纹相互配合紧密连接。通过螺纹旋接方式，将第二外导体与微波转换接头压紧连接，不仅连接、分离简单易行，而且保证了两者之间电连接的可靠性，同时使得第二外导体与第二内导体之间的微波介质受挤压膨胀，进一步提高了第二内导体、低损耗微波介质及第二外导体相互之间的密封性能。所述的第一内导体和所述的第二内导体的横截面均为圆形，所述的第一外导体和所述的第二外导体的横截面均为圆环形。使整体结构简单，简化加工工艺。所述的第一内导体为扁平状，所述的第二内导体从外到内包括依次连接的圆形段导体和扁平段导体，所述的第一外导体的内部通孔形状与所述的第一内导体的形状相同，所述的第二外导体的内部通孔形状与所述的第二内导体的形状相同，所述的第一内导体和所述的第一外导体形成开放式带状线，所述的圆形段导体、位于圆形段导体外周的第二外导体及密封填充在圆形段导体和第二外导体之间的所述的低损耗微波介质形成同轴线，所述的扁平段导体，位于扁平段导体外周的第二外导体及密封填充在扁平段导体和第二外导体之间的所述的低损耗微波介质形成封闭式带状线。由于第一内导体形状为扁平状，减小了流体介质流经时受到的阻力，提高了工作效率，并采用封闭式带状线作为开放式带状线和同轴线的衔接过渡段，有利于微波的无反射传输及保证整个装置的防渗漏和耐压能力。所述的圆形段导体采用中间大两头小的变径圆形导体。采用变径同轴结构加强探测器防泄漏功能，同时提高了探测器的耐压性能。所述的变径圆形导体包括依次连接的位于所述的微波转接头内的入口段、位于所述的第二外导体的端口部的扩大段以及位于所述的第二外导体内的缩小段，所述的入口段与所述的扩大段之间设置有直径与入口段相同的入口段延伸段，所述的入口段延伸段位于所述的第二外导体的端口部内，所述的扩大段与所述的缩小段之间设置有与缩小段直径相同的缩小段预先过渡段，所述的缩小段预先过渡段位于所述的第二外导体的端口部内，所述的缩小段与所述的扁平段导体之间设置有缩小段延伸段。通过上述同轴线各延伸段和预先过渡段的设置，使微波在传输过程中遇到结构上的不均匀性时，产生振幅相同、相位相差180°的两束反射波而相互抵消，从而使透射波相互加强，使传输通路上的微波能无反射地传输至开放式传输线与封闭式传输线的分界面。所述的微波测量装置为微波矢量网络分析仪或具有微波矢量网络分析功能的电路。原理:根据微波传输过程中的响应来测量流体介质的介电常数。如图1所示，轴向为微波传输线，中间有长度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波流体介质探测器，其特征在于：包括微波传输线，所述的微波传输线包括中间段开放式微波传输线和两侧封闭式微波传输线，所述的开放式微波传输线包括第一内导体和套设于所述的第一内导体外周且与第一内导体同轴的第一外导体，所述的封闭式微波传输线包括第二内导体、套设于所述的第二内导体外周且与第二内导体同轴的第二外导体以及密封填充在所述的第二内导体和所述的第二外导体之间的低损耗微波介质，两侧所述的第二内导体与中间所述的第一内导体一体直线连接，两侧所述的第二外导体与中间所述的第一外导体一体连接且相互之间形成流水通孔，所述的流水通孔的两端开口通过法兰与待测流体介质流经的管道连接，所述的流水通孔中流体的流经方向与所述的第一内导体的轴向相互垂直，所述的第二内导体的端部和所述的第二外导体的端部形成同轴线端口，所述的同轴线端口设置有用于将非标准的微波同轴线接口转换成标准的微波同轴线接口的微波转接头，所述的微波转接头与外部的微波测量装置连接，所述的待测流体介质流经所述的第一内导体且与所述的开放式微波传输线内的微波相互作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐耀忠，冯福祥，王建荣，
申请(专利权)人：宁波威瑞泰默赛多相流仪器设备有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33