Автоматический свч влагомер

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СВЧ ВЛАГОМЕР, содержащий СВЧ генератор, подключенный к первому плечу первого тройника , второй тройник и последовательно соединенные детектор, усилитель и блок индикации, при этом между вторыми плечами первого и второго тройников последовательно включены перестраиваемые аттенюатор и фазовращатель , а к третьим плечам первого и второго тройников подсоединены соответственно передающая и приемная антенны для размещения между ними исследуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повы шения :5Очности измерений, введены компенсирующий аттентюатор, электронный коммутатор, источник запирающего напряжения, тактовый генератор, первый и второй шаговые двигатели .и аналого-цифровой преобразователь, при этом компенсирующий аттенюатор включен между первым плечом второго тройника и входом детектора, выход усилителя Соединен с управлякяцим входом копенсирукицего аттенюатора и первым эходом электронного коммутатора , второй вход которого подключен к выходу источника запирающего напряжения , а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, один выход аналого-цифрового преобразователя подключен к блоку индика- « ции, а два других соединены соответсл ственно с управляющими входами первого и второго шагового двигателей, валы которых соединены с управлящими элементами перестраиваемых аттенюатора и фазовращателя, выход тактового генератора подключен к управляющему входу электронного коммутатора , второму входу аналого-цифрового преобразователя и второму о входу блока индикации, причем СВЧ генератор выполнен стабилизированным 00 по мсадности.-. --4 00 OJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3420318/18-09 (22) 06 ° 04.82 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) H P.Þñóïáåêîâ, П.P.Èñìàòóëëàев и A.Á.Ãðèíààëüä (71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институт им. A.P ..Бируни (53) 621.317.738(088.8) ! (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 315996, кл. 8.01 H 22/04, 1971..

2. Бензарь В.К. Техника СВЧ влаго" метрии. Минск, 1974, с. 222,, рис. 164 (прототип). (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СВЧ ВЛАГОМЕР, содержащий СВЧ генератор, подключенный к первому плечу первого тройника, второй тройник и последовательно соединенные детектор, усилитель и блок индикации, при.этом между вторыми плечами первого и второго тройников последовательно включены перестраиваемые аттенюатор и фазовращатель, а к третьим плечам первого и второго тройников подсоединены соответственно передакщая.и приемная антенны для размещения между ними исследуемого материала, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения дочности измерений, введены компенсирукв(ий аттентюатор, электронный коммутатор, источник запиракщего напряжения, тактовый генератор, первый и второй шаговые двигатели .и аналого-цифровой преобразователь, при этом компенсирующий аттенюатор включен между первым плечом второго тройника и входом детектора, выход усилителя соединен с управляющим входом копенсирующего аттенюатора и первым входом электронного коммутатора, второй вход которого подключен к выходу источника запирающего напряжения, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, один выход аналого-цифрового преобФ разователя подключен к блоку индика- Е ции, а два других соединены соответственно с управлякщими входами первого и второго шагового двигателей, валы которых соединены с управлящими элементами перестраиваемых аттенюатора и фазовращателя, выход тактового генератора подключен к управляющему входу электронного коммутатора, второму входу аналого-цифрового преобразователя и второму входу блока индикации, причем СВЧ генератор выполнен стабилизированным по мощности.

1068786

Изобретение относится к технике

СВЧ влагометрии и может использоваться во всех отраслях народного хозяйства, где влажность является важным технологическим параметром.

Известен СВЧ влагомер, содержащий излучающую антенну, включенную в цепь генератора колебаний СВЧ, опорную ветвь с первой детекторной секцией, подключенной к первому гходу блока сравнения, приемную антен- 10 ну, подключенную на вход уравновешивающего аттенюатора выход которого через детекторную секцию соединен с .вторым входом блока сравнения, выход блока сравнения через выходное устройство соединен с управляющим входом уравновешивающего аттенюатора 1) .

Однако данный СВЧ влагомер не обеспечивает достаточной точности измерений влажности материалов малой толщины и влажности ввиду того, что чувствительность амплитудных влагомеров прямо пропорциональна значению этих параметров. 25

Наиболее близким техническим решением к изобретению . является автоматический СВЧ влагомер, содержащий-СВЧ генератор, подключенный к первому плечу первого тройника, второй тройник и последовательно соединенные детектор, усилитель и блок индикации, при этом между вторыми плечами первого и второго тройников последовательно включены перестраиваемне аттенюатор и фазовраща-, 35 тель, а к третьим плечам первого и втрого тройников подсоединены соответственно передающая и приемная . антенны для размещения между ними исследуемого материала Г2 3. 40

Недостатком известного автоматического СВЧ влагомера является низкая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Для этого в автоматическом СВЧ влагомере, содержащем СВЧ генератор, подключенный к первому плечу первого тройника, второй тройник и последовательно соединенные детектор, усилитель и блок индикации, при этом между вторыми плечами первого и второго тройников последовательно включены перестраиваемые аттенюатор и фазовращатель, а к третьим плечам . первого и второго тройников подсоединены соответственно передающая и .приемная антенны для размещения между ними исследуемого материала, введены компенсирующий аттенюатор, 60 электронный коммутатор, источник запирающего напряжения, тактовый генератор, первый и второй шаговые двигатели и аналого-цифровой преобразователь, при этом компенсируЮщий аттенюатор включен между первым плечом второго тройника и входом детектора, выход усилителя соединен с управляющим входом компенсирующего аттенюатора и первым входом электронНого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу источника запирающего напряжения, а выход .соединен с входом аналого-ц. фрового преобразователя, один выход аналогоцифрового преобразователя подключен к блоку индикации, а два других соединены соответственно с управляющими входами первого и второго шагового двигателей, валы которых соединены с управляющими элементами перестраиваемых аттенюатора и фазовраща- теля, выход тактового генератора подключен к управляющему входу электронного коммутатора, второму входу аналого-цифрового преобразователя и второму входу блока индикации, причем СВЧ генератор выполнен стабилизированиым по мощности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема автоматического

СВЧ влагомера.

Он содержит СВЧ генератор 1, со стабилизатором 2 уровня мощности, первый и второй тройники 3 и 4, передающую и приемную антенны 5 и 6 с исследуемым материалом 7 между ними, управляемый аттенюатор 8, и и управляемый фазовращатель 9, компенсирующий аттенюатор 10, детектор

11„ усилитель 12, электронный коммутатор 13, источник 14 запирающего напряжения, тактовый генератор 15, блок 16 индикации, аналого-цифровой преобразователь 17 и шаговые двигатели 18 и 19.

Автоматический СВЧ влагомер работает следующим образом.

Энергия от СВЧ генератора 1, стабилизированная по уровню стабилизатором 2, разветвляется первым тройником 3 в рабочий и опорный каналы.

В момент, когда тактовый генератор

15 вырабатывает первый импульс, электронный коммутатор 13 соединяет выход источника 14 запирающего напряжения с выходом аналого-цифрового преобразователя 17, который формирует такое количество импульсов, которое необходимо для поворота вала шагового двигателя 18, а значит — и оси управляющего элемента управляемого аттенюатора 8 на угол, соответствующий максимальному ослаблению. При этом опорный канал оказывается запертым и энергия СВЧ поступает только в рабочий канал, излучает-ч передающей антенной 5 и проходит через исследуемый материал 7, принимается приемной антенной 6 и через тройник 4 ком-. пенсирующий аттенюатор 10 детектируется детектором 11, откуда низкочастотный сигнал подается на вход усилителя

1068786

12. Выходной сигнал усилителя 12 управляет ослаблением, вносимым компенсирующим аттенюатором 10 и, определяясь ослаблением СВЧ энергии в ис следуемом материале 7, с низкой степенью точности характеризует его влажность. Этот же сигнал подается на один из входов электронного коммутатора 13, который при поступлении с тактового генератора 15 второго им. пульса, соединяется с входом аналого- о цифрового преобразователя 17, выдающего такое количество импульсов на .шаговые двигатели 18 и 19, чтобы они повернули оси управляющих элементов управляемых аттенюатора 8 и 15 фазовращателя 9, т.e. внесли такие ослабления и фазовый сдвиг, какие вносит материал влажностью М. э ", (.

Влажность из указанного квантового ряда выбирается из условия Ъ ) H +д„ где - влажность, измеренная по ослаблению в первый такт измерений;

1 †. максймально грешность измерения в первом такте.

Значения ослабления, фазовых сдвигов

:и погрешностей определяются при градуировке автоматического СВЧ влаго30 мера.

Во второй такт СВЧ энергия разветвляется тройником 3 и проходит через рабочий и опорный каналы. Сигналы рабочего и опорного каналов претерпевают ослабление и фазовый .сдвиг и складываются тройником 4.

Уровень сигнала на, его выходе определяется как уровнями так и разностью фаэ сигналов на его входах.

С выхода тройника 4 СВЧ сигнал проходит через компенсирующий аттенюатор 10, детектируется детектором 1 1, и низкочастотный сигнал с выхода детектора 11 поступает на вход усилителя 12. Выходной сигнал усилителя, 12 управляет вносимым ослаблением компенсирующего аттенюатора 10, т.е. определяет уровень СВЧ сигнала .,на выходе тройника 4 ° Этот же сигнал через электронный коммутатор 13 при поступлении третьего импульса с так тового генератора 15 подается на аналого-цифровой преобразователь 17, с которого поступает на блок 16 индикации. Четвертый. импульс тактового генератора 15 приводит устройство в исходное состояние.

Суммарный сигнал опорного и рабочего каналов на выходе тройника 4, по уровню которого определяется влажность исследуемого материала 7 проявляет существенно большую чувст вительность к влажности, чем сигнал .в иэь стных устройствах. Это объясняется тем, что в известных устройствах производят уравновешивание моста, т.е. управляют выходным сигналом раздельно аттенюатором и фаэовра-, щателем, а в предлагаемом устройстве этот сигнал определяется как результат. совместного влияния уровня и фазы сигнала в рабочем канале, причем при изменении влажности и уровень и фазовый сдвиг в материале изменяется в одну сторону. Макет описанного автоматического СВЧ влагомера показал в 2,6 раз большую точность, чем устройство работающее по мостовой схеме.

ВНИИПИ Заказ 11452/37

Тираж 827 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4