Свч-влагомер

 

СВЧ-ВЛАГОМЕР, содержащий отрезок микрополосковой линии, один конец которой соединен с выходом СВЧ свип-генератора, а другой подключен к входу индикатора, вход развертки которого подсоединен к выходу генератора пилообразного напряжения СВЧ свип-генератора, отличающийся тем, что, с целью повьшения разрешающей способности, в него введены диэлектрические резонаторы с отличающимися резонансными размерами, электрически связанные с токонесущим проводником отрезка микрополосковой линии, при этом один из торцов диэлектричсеких резонаторов контактируют с исследуемым мате13иалом. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 111), 31511 0 01 Н 22/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

glue 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3291867/18-09 (22) 25.05.81 (46) 23.12.83. Вюл. Р 47 (72) О.Н.Трубицына (53) 621.317.39:533.275(088.8) (56) 1. Патент США Р 4193027, кл. G 01 R 27/04, 1980.

2. Kent М, The use of strip-line

configurations in microwave moisture

measurement,-" Journal Microwave

Power", ?972, v. 7, Р 3, р.185-193. (54 ) (57 ) СВЧ-ВЛАГОМЕР, содержащий отрезок микрополосковой линии, один конец которой соединен с выходом

СВЧ свип-генератора, а другой подключен к входу индикатора, вход развертки которого подсоединен к выходу генератора пилообразного напряжения СВЧ свип-генератора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, в него введены диэлектрические резонаторы с отличающимися резонансными размерами, электрически связанные с токонесущим проводником отрезка микрополосковой линии, при этом один из торцов диэлектричсеких резонаторов контактируют с исследуемым материалом.

10б 2577

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам радиоволнового контроля влажности, и может быть использовано для определения влажности листовых диэлектрических материалов и поверхностных слоев непроводящих объемных материалов, Известен микроволновой измеритель влажности, содержащий .свип-генератор СВЧ-колебаний, волноводный тракт, датчики влажности, подводящие СВЧ-энергию к выбранным точкам материала, индикаторное устройство, причем выходные сигналы датчиков пропорциональны содержанию влаги в 15 образце (1) .

Недостатками измерителя влажности являются сложность конструкции, настройки и низкая разрешающая спо- собность прибора, Каждый датчик сос- 20 тоит из двух рупорных антенн, должен иметь по два фильтра, настроенных на одну частоту, разные датчики должны иметь фильтры, настроенные на разные частоты с перекрывающимися полосами пропускания. Вследствие большой площади раскрыва рупоров, каждый датчик дает инфррмацию о влажности относительно большого объема материала, Наиболее близким к изобретению является СВЧ-влагомер, содержащий отрезок микрополосковой линии„ один конец которой соединен с выходом

СВЧ- свип-генератора, а другой подключен к входу индикатора, вход развертки которого подсоединен к выходу генератора пилообразного напряжения СВЧ свип-генератора (2) .

Однако устройство имеет низкую разрешающую способность, так как "0 не обеспечивает локальности измерений.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности.

С этой целью в СВЧ-влагомер, содержащий отрезок микрополосковой линии, один конец которой соединен с выходом СВЧ свип-генератора, а другой подключен к входу индикатора, вход развертки которого подсоединен ,к выходу генератора пилообразного напряжения СВЧ свип-генератора, введены диэлектрические резонаторы с отличающимися резонансными размерами, электрически связанные с токоне- 55 сущим проводником отрезка микрополосковой линии, при этом одни из торцов диэлектрических резонаторов контактируют с исследуемым материалом. 60

Величина сдвига резонансной частоты или изменение добротности диэлектрических резонаторов (ДР) пропорциональна влажности материала в точке, где убтановлен данный ДР. 65

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема СВЧ-влагомера; на фиг. 2 — резонансные кривые ДР, получаемые на экране осциллографа; на фиг. 3 — экспериментально полученная кривая зависимости резонансной частоты ДР от влажности бумаги, СВЧ-влагомер состоит из СВЧ свипгенератора 1, ферритового вентиля

2„ переменного аттенюатора 3, ДР 4, различных резонансных размеров, расположенных на некотором расстоянии друг от друга в выбранных точках измерения влажности вдоль токонесущего проводника 5 отрезка микрополосковой линии передачи на диэлектрической подложке б, детектора 7, сигнал с которого подается на вход А индикатора двухлучевого осциллографа 8. Выход частотомера, встроенного в СВЧ свип-генератор, соединен с входом В двухлучевого осциллографа. Для развертки на двухлучевой осциллограф подается пилообразное напряжение от СВЧ свип-генератора. Отрезок микрополосковой линии передачи соединен с источником и приемником сигнала при помощи коаксиально-полосковых переходов 9

При измерении влажности материала, например бумаги, отрезок микрополосковой линии и ДР 4 размещаются поперек листа 10 перпендикулярно направлению его движения и верхними торцами касаются поверхности листа.

ДР 4 выполнены в виде цилиндров или параллелепипедов из керамического материала с высокой диэлектрической проницаемостью C и малым тангенсом угла диэлектрических потерь kp 8 и диапазоне СВЧ. Они имеют детерминированный сдвиг резонансной частоты относительно друг друга, о достигается различием в величинах диаметров (или ширины в случае параллелепипедов). Высота всех ДР 4 одинакова.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ-колебания от СВЧ свип-генератора 1 посредством отрезка микрополосковой линии передачи возбуждают в ДР 4 резонансные колебания.

Полоса свипирования выбрана так,что на экране 11 двухлучевого осциллографа 8 видны резонансные кривые 12 от всех ДР 4. Вначале на ДР 4 помещается полностью обезвоженный материал, при этом происходит сдвиг резонансных частот ДР 4 и изменения их добротности, обусловленные электрическими свойствами обезвоженногo материала. При помощи метки 13 частотомера измеряются резонансные частоты или добротности каждого ДР 4 (выбор того или иного измеряемого параметра обусловлен конкретными

1062577

Ягела

20

ФигЗ

Составитель Ю.Мамонтов

Редактор Н.Бобкова Техред Л.Пилипенко Корректор В.Бутяга

Заказ 10209/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 свойствами материала) . Затем над резонаторами помещается исследуемый материал. Изменение влажности материала в какой-либо точке листа 10 вызывает сдвиг резонансной частоты и изменение добротности ДР 4, установленного в этой точке (положение

14) . По величине сдвига резонансной частоты или по изменению добротности определяется содержание влаги в данной точке листа 10. Шкала двухлучевого осциллографа 8 .по горизонтали градуируется в единицах длины для того, чтобы можно было связать каждую резонансную кривую с определенной точкой по ширине листа 10.

Использование ДР 4 в качестве датчиков влажности обеспечивает локальность измерений.

Предлагаемый СВЧ-влагомер можно применять для измерения распределения влажности по ширине листовых диэлектрических материалов, например бумаги, тканей, резины, а также для контроля степени увлажнения поверхностных слоев толщина до 3 мм и сигнализации появления влаги на поверхности непроводящих объемных твердых тел.