Автоматический свч-влагомер

 

Изобретение относится к технике измерений на СЕЧ и м.б. использовано при контроле влажности хлопка-сырца и продуктов его переработк,и. Повьшается точность и рас1Ш1ряется диапазон измеряемых значений влажности, СВЧ- влагомер содержит СВЧ генератор 1, делитель мощности (ДМ) 2,. переданлцую 3 и приемную 4 антенны, измерительную ячейку 5 для исследуемого материала , два амплитудных модулятора 6, 7, сумматор 8 мощности, управляемый аттенюатор 9, смеситель 10, интегратор 11, дифференциальный усилитель 12 источник 13 опорного напряжения, три избирательных усилителя 14-16, вычислитель 17, индикатор 18, генератора 21,22 НЧ, трехканальньш ДМ 29.- Цель достигается введением генератора 19 тактовых импульсов, распределителя 20 импульсов, третьего генератора 23 НЧ, трех ключей 24-26, двух сумматоров 27, 28..2 ил. с U5 Фиг.1

ССИОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 G 01 N 22/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3771756/24-09 (22) 23 ° 07.84 (46) 07,07.86. Бюл. № 25 (71) Ташкентское научно-производственное объединение "Сигнал" (72) 1О.E.ÈåäâåäoBñêèé и B.Ä.Ãîðîâåö (53) 621.317.738 (088.8) (56) Усовершенствованный СВЧ-метод измерения и контроля влажности.

Зкспресс-информация, Контрольно-измерительная техника, ¹ 10, 1977, с, 5-6, рис. 4, Лвторское свидетельство СССР

¹ 1149149, кл,, G 01 N 22/04, 1982 ° (54) ЛВТОМЛТИЧЕСКИЙ СВЧ-ВЛЛГОМЕР (5?) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и м.б. использовано при контроле влажности хлопка-сырца и продуктов его переработки. Повышается точность и расширяется диапазон измеряемых значений влажности, СВЧвлагомер содержит СВЧ генератор 1, делитель мощности (ДМ) 2р,передающую

3 и приемную 4 антенны, измерительную ячейку 5 для исследуемого материала, два амплитудных модулятора 6, 7, сумматор 8 мощности, управляемый аттенюатор 9, смеситель 10, интегратор 11, дифференциальный усилитель 12 источник 13 опорного напряжения, три избирательных усилителя 14-16 вычислитель 17 индикатор 18, генератора 21,22 НЧ, трехканальный ДМ 29.

Цель достигается введением генератора 19 тактовых импульсов, распределителя 20 импульсов, третьего генератора 23 НЧ, трех ключей 24-26, двух сумматоров 27, 28. 2 ил.

1242782

Сигналом с второго выхода распределителя 20 открывается второй ключ 25 и СВЧ-колебания амплитудными модуляторами 6 и 7 одновременно модулируются частотой W> с третьего генератора 23 низкой частотч (фиг.2).

Сигналом с третьего выхода распределителя 20 открывается третий ключ 26 и через первый сумматор 27

t0 запирается измерительный канал. При этом СВЧ-колебания в опорном канале вторым амплитудным модулятором 7 через второй сумматор 28 модулируются частотой 11< со второго генератора 22

15 низкой частоты (фиг.2).

Частоты W<, W, W подбираются из соотношения 1, = пИ, 1! = шИ, min 1. Ъ

Сигнал U,, промодулйрованный первым амплитудным модулятором 6 часто"

20 той (1 С с первого генератора 21 низ1 кой частоты, на входе смесителя 10 равен

O !

П,=N(P)U, (1+m,sinW,t)sin(W t +q), 25 где U< — амплитуда СВЧ сигнала н

Сигналом с первого выхода распределителя 20 открывается первый ключ 24 и через второй сумматор 28 запирается опорный канал. При этом СВЧ-колебания после прохождения через исследуемый материал модулируется первым амплитудным модулятором 6 по амплитуде частотой W с первого генерато" ра 21 низкой частоты (фиг.2).

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано при контроле влажности хлопка-сырца и продуктов его переработки.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измеряемых значений влажности.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема автоматического

СВЧ-влагомера; на фиг.2 — временная диаграмма модулирующих сигналов в измерительном и опорном каналах.

Автоматический СВЧ-влагомер содержит СВЧ-генератор 1, делитель 2 мощности, передающую антенну 3, приемную антенну 4, измерительную ячейку 5 для исследуемого материала, первый амплитудный модулятор б,второй амплитудный модулятор 7, сумматор 8 мощности, управляемый аттенюатор 9, смеситель 10, интегратор 11 и диф,ференциальный усилитель 12, источник 13 опорного напряжения, первый, второй и третий избирательные усилители 14-16, вычислитель 1l и индикатор 18, генератор 19 тактовых импульсов, распределитель 20 импульсов, первый, второй и третий генераторы

2t-23 низкой частоты, первый, второй и третий ключи 24-26, первый и второй сумматоры 27 и 28 трехканальный делитель 29 мощности, Автоматический СВЧ-влагомер работает следующим образом, Сверхвысокочастотные колебания с .выхода СВЧ-генератора 1 через делитель 2 мощности делятся на опорный и измерительный Каналы и после прохождения через исследуемый материал поступают на первый амплитудный модулятор 6 и второй амплитудный модулятор 7 и модулируются по амплитуде частотами М,, М, W с первого, вто / рого и третьего генераторов 21-23., При этом модуляция происходит слеДующим образом. С генератора 19 на распределитель 20 с частотой W4«Wz

W поступают прямоугольные импульсы. а выходе измерительного канала;

m — коэффициент модуляции первого амплитудного модулятора 6; вЂ, частоты СВЧ-колебаний; сдвиг фазы в измерительном канале;

N(P) - затухание управляемого

35 аттенюатора 9, Сигнал U<, промодулированный вторым амплитудным модулятором 7 частотой И со второго генератора 22 низ2

40 кой частоты, на входе смесителя 10 равен

Б =!1(р Uzm (1+mzsinWzt) sin(W t с ), 45 где U - амплитуда СВЧ сигнала на

Ящ . выходе опорного Канала;

m — коэффициент модуляции вто2 рого амплитудного модулятора 7;

W — частота СВЧ-колебаний;

50 о сдвиг фазы в опорном канале;

N(P) — затухание управляемого аттенюатора 9.

Сигнал U» промодулированный од55 новременно"первым и вторым амплитудными модуляторами 6 и 7 частотой W> с третьего генератора 23 низкой час.тоты, на входе смесителя 10 равен

1242 782 рения диапазона измеряемых значений влажности, в него введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого генератора низкой частоты, и первый сумматор, выход которого подключен к управляющему входу второго амплитудного модулятора, последовательно соединенные третий генератор низкой частоты ВТороН ключ ВтОрои ВхОд котО рого соединен с вторым выходом распределителя импульсов, а выход подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные третий ключ и второй сумматор, выход которого соединен с управляющим входом первого амплитудного модулятора, .второй вход подключен к выходу второго ключа, а третий вход соединен с первым выходом распределителя импульсов, при этом третий выход распределителя импульсов подключен к третьему входу первого сумматора и первому входу третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом второго генератора низкой частоты.

Формула изобретения

Автоматический СВЧ-влагомер, содержащий последовательно соединенные

СВЧ-генератор, делитель мощности, пер- g вый амплитудный модулятор-, сумматор мощности, управляемый аттенюатор, смеситель и трехканальный делитель мощности, выходы которого через соответствукицие первый, второй и тре- 10 тий избирательные усилители соединены с входами вычислителя, к выходу

1которого подключен индикатор, последовательно размещенные передающую антенну, вход которой соединен с вто- 15 рым выходом делителя мощности, измерительную ячейку и приемную антенну, выход которой через второй амплитудный модулятор подключен к второму входу сумматора мощности,пер- 20 вый и второй генераторы низкой частоты,. при этом между выходом смесителя и управляющим входом управляемого аттенюатора последовательно включены интегратор и дифференциальный усили- 25 тель, к опорному входу которого подключен источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности и расшиЖ5/Б

1 i I I

Составитель 10.Мамонтов

Техред О.ГОртвай

Редактор Н. Рогулич

Корректор В.Бутяга

Заказ Зб94/39 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

1242782 коэффициент апроксимации характеристики cмесителя 10; амплитуды напряжений измерительного и опорного каналов; коэффициенты модуляции амплитудных модуляторов 6 и 7; затухание управляемого аттенюатора 9; сдвиг фазы СВЧ-волны в измерительном и опорном каналах, U г

N(P) В вычислителе 17 сигналы с выходов измерительных усилителей 14-16 преобразуются в цифровую форму и по амплитудам этих сигналов вычисляется затухание А, разность фаз измери тепьного и опорного каналов Ф и влажность исследуемого материалаИ.

Затухание СВЧ-колебаний определяется по формуле

А !0(д — - — « — — — = 101д +ka Uг» N(P) П в

ka2 U, N(P) g U „

Разность фаз Ф измерительного и опорного каналов вычисляется по фор. муле (-g = Ф-arccos(— -"-- - )

Па) г

Ф1Ф Р2% где Б = N(P)k> U, U m,m cos(cp, -(p,) (Р) "а — амплитуда сигнала; — амплитуда сигнала; — амплитуда сигнала.

1 р (Р) 1 а г.01е m ле

Аа — Фа

Ф(а,-о,)- A(a,-a,) плотностью, влажностью и постоянной толщиной слоя, З

U =N(P)$U (1+тп,sinW>t}sin(Wat+ g,)+

+ Ц (1+m sinW )sin(W t + Ц )) °

29 г

Сигнал со смесителя 10 поступает через интегратор 11 на второй вход дифференциального усилителя 12 и сравнивается с опорным напряжением, поданным на первый вход дифференциаль-::. ного усилителя 12 с выхода источника 13, Величина опорного напряжения задается равной уровню сигнала на выходе смесителя 10 при подаче на его вход СВЧ мощности, не превышающей 100 мкВт, с целью вывода смесителя 10 на квадратичный участок характеристики. С выхода дифференциального усилителя 12 сигнал подается на вход управляемого аттенюатора 9 и изменяет величину затухания таким образом, чтобы уровень СВЧ мощности на входе смесителя 10 не превышал

100 мкВт, С выхода смесителя 10 сигнал, содержащий частоты W<9 W2 Ч. 9 подается на входы избирательных усилителей f4-16, каждьй из которых выделяет составляющую с одной часто-- . той — W, И, W . При этом сигналы на выходах йзбирательных усилителей

14-16 соответственно равны

ЗО

= N(P)ka,U<

U М(Р)1са П m sinW t, 2 г 9

0 =N(P)ka2U 02 1 2 os%>t co (9> (.35 где k — коэффициент с 1, зависящий от скважности импульсов на выходах распределителя 20 импульсов;

Влажность W вычисляется по формугде О,, а„а>, a< — коэффициенты, определяемые экспериментально путем измерения коэффициента ослабления и фазового сдвига, вносимых материалами с известной