Способ измерения влажности материалов и веществ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ВЕЩЕСТВ, основанный на измерении разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения, регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадения фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала , затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой индицируется следующее совпадение фаз на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, и по измеренному значению F определяют диэлектрическую проницаемость исследуемого материала по формуле (f с последукицим определением влажности по известной зависимости между влажностью и , где (Я - толщина исследуемого материала или вещества; С - скорость распространения волны в свободном пространстве.
СОКа ООЕЕТСНИХ
ОСЦЮП
РЕСПУБЛИК
G 01 N 22/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЮУ (21) 3592103/18-09 (22) 17.05.83 (46) 30.09.84. Бюл. Ф 36 (72) Ю.A. Скрипник, А.А. Потапов и A.Ô. Яненко (71) Киевский технологический институт легкой промьппленности (53) 621.317.335(088.8) (Se) 1. Бондаренко И.К. и др. Автоматизация измерений параметров СВЧ трактов. М., "Советское радио", 1969, с. 243-244.
2. Измерения в электронике. Справочник под ред. Б.А. Доброхо ова.
Т. 2. М., "Энергия", 1965, с. 44, (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
МАТЕРИАЛОВ И ВЕЩЕСТВ, основанный на измерении разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину, о т л и ч а ю,SU.„1116371 А шийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадения фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой инд цируется следующее совпадение фаз на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, и по измеренному значению F определяют диэлектрическую проницаемость Е исследуемого материала по формуле
+1 с последующим определением влажнос- ® ти по известной зависимости между влажностью и Е, где 8 — - толщина исследуемого материала или вещества;
С вЂ” скорость распространения волO ны в свободном пространстве.
116371 2 кую проницаемость E исследуемого материала по формуле
Е =( Цель изобретения — повышение точ- 40 ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения влажности материалов и веществ, основанному на измерении разности 45 фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину,.регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадения фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой индицируется следующее совпадение фаэ на выходах канала с исследуемым материалом и зпорного канала, и по измеренному значению Р определяют диэлектричесf 1 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения фазовой задержки в тракте, в частности для измерения влажности материалов по изменению скорости распространения электромагнитных колебаний СВЧ. Известен способ измерения влажности материалов и в .ществ, основанный на измерении изменения фазы коэффициента передачи электромагнитных колебаний в СВЧ тракте при замене сухого материала на влажный 1 3. Недостатком известного способа является неоднозначность определения фазы, если последняя превышает 23. Наиболее близким к .изобретению является способ измерения влажности материалов и веществ, по которому фазовая задержка в исследуемом материале определяется на основании измерения разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, причем каналы имеют одинаковую геометрическую длину, а время прохождения волной тракта определяется по частоте следования импульсов с СВЧ заполнением, при которой импульс, прошедший через иссле дуемый материал, совпадает со следующим входным импульсом по фазе СВЧ сигнала (2 3. 5 с последующим определением влажности по известной зависимости между влажностью и Я, 10 где 3 — толщина исследуемого материала или вещества; С вЂ” скорость распространения волны в свободном пространстве. На чертеже приведена функциональная схема измерительной установки, реализующей предлагаемый способ. Измерительная установка содержит СВЧ генератор 1, блок 2 сдвига час20 таты, направленный ответвитель 3, излучающую антенну 4, исследуемый материал 5, приемную антенну 6, соединенную с Н(Е) плечом двойного волноводного тройника 7,линию 8 задержки, регулируемый аттенюатор 9, детектор- 25 ные секции 10 и 11, дифференциальный усилитель 12., фильтр 13 нижних частот, индикатор 14, генератор 15 низкой частоты и цифровой частотомер 16. Устройство работает следующим образом. Сигнал СВЧ генератора 1 через блок 2 сдвига частоты и направленный ответвитель 3 поступает в излучающую антенну 4. Энергия, прошедшая исследуемый материал 5, принимается приемной антенной 6 и поступает в одно плечо двойного волноводного тройника 7, на другое плечо которого поступает СВЧ сигнал с вторичного тракта направленного ответвителя 3, энергия которого пропорционалЬна падающей волне СВЧ колебаний. По пути распространения сигнал ослабляется регулируемым аттенюатором 9 да уровня сигнала, принимаемого приемной антенной 6. Линия 8 задержки используется для выравнивания электрических длин трактов, Частоту СВЧ генератора 1 регулируют до получения нулевых показаний индикатора 14. Затем на управляющий вход блока 2 сдвига частоты падают напряжение низкой частоты от генератора 15 низкой частоты и увеличивают частоту СВЧ колебаний до величины 1+ F, при которой наблюдается следующее нулевое показание индикатора 14, указывающее на то, что разность фаз И Уф 11 (22 2,. +" откуда ЗНИИПИ Заказ 6923/36 Тираж 822 Иодписное Фиинал ШШ "Патапт", г Узкгород,ул.Проектная, 4 3 11 колебаний в каналах увеличилась на3 (сигналы, поступающие с двух плеч Н и Е, на одной детекторной секции (10 или 11) складываются, а на другой — вычитаются и, кроме того, в дифференциальном усилителе 12 осуществляется вычитание сигналов). При равенстве геометрических длин каналов величины F и М связаны очевидным соотношением Полученная формула отличается от (1) коэффициентом 2 ввиду специфики 16371 4 йспольэованной схемы с двойным Тмостом, в которой два последователь. ных замера соответствуют увеличению разности фаз только на 3 (а не 2/s). Кроме того, с целью повышения чувствительности на устройстве можно проводить измерения. с калибровкой схемы по сухому материалу. Для .этого вместо исследуемого материала в tO устройство устанавливают сухой материал, а линию 8 задержки регулируют так, чтобы время задержки в ней равнялось бы времени задержки колебаний, прошедших через сухой материал. Таким образом, способ измерения влажности материалов и веществ обеспечивает повышенную точность измерений.
