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汽輪機(jī)蒸汽濕度測(cè)量系統(tǒng)的頻率跟蹤設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-01-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
引言
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,火電廠大功率凝汽式低壓缸的末幾級(jí)和水冷堆核電的全部級(jí)都是在濕區(qū)工作的。不僅會(huì)降低的效率,還會(huì)引起葉片水蝕,使葉片表面變得粗糙,出現(xiàn)凹坑,嚴(yán)重威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。因此,準(zhǔn)確,對(duì)汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。微波技術(shù)是中的一種重要方法。它利用濕度對(duì)微波傳感器的影響測(cè)量濕度,該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是快速、連續(xù)和無接觸,因此特別適用于工業(yè)自動(dòng)控制。常用的微波濕度測(cè)量方法有空間波法、傳輸線法、衰減法、相位法、微擾法等。其中,微擾法早已用于介質(zhì)介電常數(shù)的測(cè)量,它是一種可提供非破壞性隨腔內(nèi)介質(zhì)的介電常數(shù)變化而發(fā)生偏移的測(cè)量技術(shù)。該測(cè)量方法的反應(yīng)速度快。由于它利用諧振腔的諧振特性,并通過諧振的偏移測(cè)量濕度的,因此需要高精度的監(jiān)控。為此,在基于單腔微擾濕度測(cè)量的基礎(chǔ)上,了自動(dòng)頻率系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱頻率系統(tǒng))。

2 單腔微擾測(cè)濕系統(tǒng)
利用單腔微擾測(cè)濕系統(tǒng)測(cè)量蒸汽濕度的基本思想是基于諧振腔的微擾,即微波諧振腔的諧振頻率隨腔內(nèi)電介質(zhì)的介電常數(shù)的變化而變化,在一定的溫度和壓力下,蒸汽濕度不同,其介電常數(shù)也不同。因此,濕蒸汽流過諧振腔時(shí),通過測(cè)量諧振腔中諧振頻率的偏移就可測(cè)量蒸汽濕度。諧振頻率的偏移量和介質(zhì)介電常數(shù)的關(guān)系為:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163972.htm


式中:fo為諧振腔在標(biāo)準(zhǔn)情況下的諧振頻率;△f為諧振腔內(nèi)通入濕蒸汽后相對(duì)于f0產(chǎn)生的頻率偏移;εr為介質(zhì)介電常數(shù)。
由式(1)可知,只要測(cè)得諧振腔諧振頻率的偏移量.就可得知濕蒸汽的介電常數(shù),再根據(jù)介電常數(shù)與蒸汽濕度的關(guān)系,求得蒸汽濕度。圖1示出單腔微擾測(cè)濕系統(tǒng)框圖。

系統(tǒng)工作時(shí),諧振腔置于濕蒸汽環(huán)境中,可使?jié)裾羝錆M諧振腔體。壓控振蕩器(VC0)產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過隔離器和3 dB定向耦合器分為兩路信號(hào):一路為進(jìn)入混頻器信號(hào),與本振信號(hào)混頻.產(chǎn)生中頻信號(hào),為信號(hào)處理做準(zhǔn)備;另一路為由環(huán)形器進(jìn)入諧振腔的信號(hào),諧振腔的反射信號(hào)再經(jīng)環(huán)形器進(jìn)入頻率系統(tǒng).最終由頻率跟蹤系統(tǒng)反饋給VCO的控制端。調(diào)節(jié)VCO的輸出信號(hào)頻率,使其始終與諧振腔的諧振頻率相等。由于進(jìn)入混頻器與本振信號(hào)混頻的是VCO的輸出信號(hào),因此保證VCO的輸出與諧振腔的諧振頻率相等對(duì)整個(gè)測(cè)濕系統(tǒng)的測(cè)量精度具有重要意義,即頻率跟蹤系統(tǒng)是整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)的重要部分。

3 頻率跟蹤原理
在測(cè)量系統(tǒng)中,VCO的輸出信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)。當(dāng)VCO的輸出頻率f1輸入到諧振腔時(shí),根據(jù)f1與諧振腔諧振頻率的關(guān)系,諧振腔對(duì)調(diào)制信號(hào)fm的響應(yīng)有3種情況,如圖2所示。


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