Розробка математичної моделі засобу вимірювального контролю вологості природного газу
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.200476Ключові слова:
надвисокочастотний метод, біжуча хвиля, математична модель, засіб вимірювального контролю вологості природного газу.Анотація
Об’єктом дослідження є вимірювальний контроль вологості природного газу. Існує багато методів і засобів визначення вологості, які використовуються в лабораторних вимірюваннях при нормальних умовах. Однак на практиці потрібно вимірювати вологість в широкому діапазоні зміни тиску та температури, а також при високому та середньому туску в газопроводі. Таке використання потребує розробки сенсорів, які є надійними, стабільними та стійкими до забруднень і високих тисків. Завдяки своїй простій, надійній конструкції та доволі високій точності вимірювання вологоміри, що базуються на використанні надвисокочастотного методу, набули широкого використання.
На основі проведених досліджень запропоновано засіб вимірювального контролю вологості природного газу на основі надвисокочастотного методу вимірювання вологості, в якому, на відміну від відомих, запропоновано використання біжучої хвилі у хвилеводі. При цьому оцінюються зміни діелектричних властивостей газів при їх взаємодії з хвилями надвисокочастотного діапазону. Проведено дослідження, які показали, що наявність порівняльного каналу дозволило підвищити точність вимірювання, оскільки двоканальна система, на відміну від одноканальної, нівелює нестабільність значення вхідного сигналу, що подається генератором.
Описано принцип роботи засобу вимірювального контролю вологості природного газу, який містить надвисокочастотний генератор, атенюатори, хвилеводні трійники, хвилеводну секцію порівняння, датчик температури та тиску, комутатори порівняльного та вимірювального каналів, вимірювальну кювету, підсилювач, мікропроцесор, індикаторний пристрій.
Розроблено математичну модель засобу вимірювального контролю вологості природного газу, яка враховує значення діелектричної проникності газу вимірювального та опорного каналів та містить коефіцієнти корегування за температурою, використання яких дозволяє підвищити точність вимірювання вологості.
Результати досліджень дають можливість стверджувати про перспективність для практичного застосування вимірювачів вологості природного газу засобів, основаних на надвисокочастотному методі біжучої хвилі.
Посилання
- Korotcenkov, G. (2018) Handbook of Humidity Measurement, Volume 1: Spectroscopic Methods of Humidity Measurement. CRC Press Published, 372. doi: http://doi.org/10.1201/b22369
- Krause, K. M., van Popta, A., Steele, J. J., Sit, J. C., Brett, M. J. (2007). Microstructured humidity sensors fabricated by glancing angle deposition: characterization and performance evaluation. Device and Process Technologies for Microelectronics, MEMS, Photonics, and Nanotechnology IV. doi: http://doi.org/10.1117/12.759533
- Wang, J., Zhang, H., Cao, Z., Zhang, X., Yin, C., Li, K. et. al. (2016). Humidity sensor base on the ZnO nanorods and fiber modal interferometer. 8th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies: Design, Manufacturing, and Testing of Micro- and Nano-Optical Devices and Systems; and Smart Structures and Materials. doi: http://doi.org/10.1117/12.2244482
- Luo, S., Yang, L., Liu, J. (2020). Statistical characteristics analysis of global specific humidity vertical profile. 2019 International Conference on Optical Instruments and Technology: Optoelectronic Measurement Technology and Systems. doi: http://doi.org/10.1117/12.2544132
- Bilynsky, Y. Y., Horodetska, O. S., Novytskyi, D. V. (2019). Development of Mathematical Model of Two-channel Microwave Measuring Converter of the Humidity of Natural Gas. Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, 145 (4), 19–24. doi: http://doi.org/10.31649/1997-9266-2019-145-4-19-24
- Bilenko, D. I. (1999) Kompleksnaia dielektricheskaia pronitsaemost. Plazmennyi rezonans svobodnykh nositelei zariada v poluprovodnikakh. Izd-vo Sarat. uni-ta, 44.
- Brandt, A. A. (1963). Issledovanie dielektrikov na sverkhvysokikh chastotakh. Mosocw: Fizmatgiz, 404.
- Iakovlev, K. P.; Iakovlev, K. P. (Ed.) (1960). Kratkii fiziko-tekhnicheskii spravochnik. Moscow: Fizmatgiz, 446.
- Bilynsky, Y. Y., Horodetska, O. S., Novytskyi, D. V. (2019). Development of a mathematical model of the waveguide microwave measuring conversion the humidity of natural gas. Visnyk KhNU. Tekhnichni nauky, 3, 131–137.
- Zyska, T., Bilinsky, Y., Saldan, Y., Ogorodnik, K., Lazarev, A., Horodetska, O., Mussabekova, A. (2018). New ultrasound approaches to measuring material parameters. Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018. doi: http://doi.org/10.1117/12.2501637
- Chen, Z., Lu, C. (2005). Humidity Sensors: A Review of Materials and Mechanisms. Sensor Letters, 3 (4), 274–295. doi: http://doi.org/10.1166/sl.2005.045
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Yosyp Bilynsky, Oksana Horodetska, Dmytro Novytskyi, Olena Voytsekhovska
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
