Автоматический свч-влагомер

 

Изобретение обеспечивает расширение диапазона измеряемых значений влажности. Автоматический СВЧ-влагомер содержит СВЧ-генератор 1, делитель 2 мощности, передающие антенны 3 и 18, кювету 4 для размещения исследуемого материала, приемные антенны 5 и 19, : правляемый аттенюатор 6, индикатор 7, детектор 8, усилители 9 и 13, коммутаторы 10 и 17, перемножитель 11, генератор 12 тока, накопительный конденсатор 14, низкочастотный генератор 15 и переключатель 20. Сигнал СВЧ-генератора 1 поступает в опорный и измерительньй каналы (ОК, ИК). В зависимости от положения переключателя 20 с помощью коммутаторов 10 и 17 в ИК подключается либо пара антенн 3 и 5, либо пара антенн 18 и 19. В ИК мощность сигнала ослабляется исследуемым материалом, а в ОК - управляемым аттенюатором 6. Амплитуда прямоугольных колебаний на выходе детектора 8 пропорциональна рассогласованию ИК и ОК по ослаблению, а фаза определяется знаком рассогласования каналов по ослаблению. Напряжение перемножителя 11 управляет генератором 12 тока, который заряжает или разряжает накопительный конден сатрр 14. Напряжение накопительного конденсатора 14 управляет управляемым аттенюатором 6 и отображается на индикаторе 7. За счёт введения блоков 17-20 возможно изменение направления облучения исследуемого материала и измерение в двух диапазонах влажности . 2 ил о i (Л 4 Л -si

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5D 4 G 0 N 22 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиа l

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3993077/24-09 (22) 20.12.85 (46) 23.05.87. Бюл. У 19 (71) Ташкентский политехнический институт им. А.P. Бируни (72) П ° Р. Исматуллаев, P.È. Саитов, А.Б, Гринвальд, И.Г. Икрамов, В.И. Смольков и С,Н. Балякин (53) 621.317.738 (088.8) ,(56) Бендарь В.К, Техника СВЧ-влаго метрии. — Минск: Высшая школа, 1974, с. 251-264.

Авторское свидетельство СССР

И 1146587, кл. G 01 N 22/04, 1983. (54) . АВТОМАТИЧЕСКИЙ СВЧ-ВЛАГОМЕР (57) Изобретение обеспечивает расширение диапазона измеряемых значений влажности. Автоматический СВЧ-влагомер содержит СВЧ вЂ генерат 1, делитель 2 мощности, передающие антенны

3 и 18, кювету 4 для размещения исследуемого материала, приемные антенны 5 и 19, управляемый аттенюатор 6, индикатор 7, детектор 8, усилители 9 и 13, коммутаторы 10 и 17, перемножитель 11, генератор 12 тока, накопительный конденсатор 14, низкочастотный генератор 15 и переключатель 20.

Сигнал СВЧ-генератора 1 поступает в опорный и измерительный каналы (ОК, ИК). В зависимости от положения переключателя 20 с помощью коммутаторов

10 и 17 в ИК подключается либо пара антенн 3 и 5, либо пара антенн 18 и 19. В ИК мощность сигнала ослабляется исследуемым материалом, а в ОК— управляемым аттенюатором 6. Амплитуда прямоугольных колебаний на выходе детектора 8 пропорциональна рассогласованию ИК и ОК по ослаблению, а фаза определяется знаком рассогласования каналов по ослаблению. Напряже- ние перемножителя 11 управляет генератором 12 тока, который заряжает или разряжает накопительный конденсатор 14. Напряжение накопительного конденсатора 14 управляет управляемым аттенюатором 6 и отображается на индикаторе 7, За счет введения блоков 17-20 возможно изменение направления облучения исследуемого материала и измерение в двух диапазонах влажности. 2 ил.

1312457

Изобретение относится к измерительной технике, в.частности к измерению влажности материалов, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где влажность 5 является важным технологическим параметром.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых значений влажности.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема автоматического СВЧ-влагомера; на фиг. 2 — функциональная схема первого коммутатора, низкочастотного генератора и переключателя. 15

Автоматический СВЧ-влагомер содержит СВЧ-генератор 1, делитель 2 мощности, первую передающую антенну

3, кювету 4 для размещения исследуемого материала, первую приемную антенну 5, управляемый аттенюатор 6, индикатор 7, детектор 8, первый усилитель 9, первый коммутатор 10, перемножитель 11, генератор 12 тока, 25 второй усилитель 13, накопительный конденсатор 14, низкочастотный генератор 15, общую шину 16, второй коммутатор 17, вторую передающую антенну 18, вторую приемную антенну 19, переключатель 20, первый 21 и второй

22 инверторы, делители 23 и 24 сигнала, диодные ключи 25-27.

Автоматический СВЧ-влагомер работает следующим образом.

Поступающий с СВЧ-генератора 1 сигнал сверхвысокой частоты делится в делителе 2 мощности между опорным и измерительным каналами. В зависимости от положения переключателя 20 в измерительном канале подключается либо первая пара антенн 3 и 5, либо вторая пара антенн 18 и 19 коммутаторами 10 и 17.

Коммутаторы 10.и 17 управляются низкочастотным сигналом частотой F вырабатываемым низкочастотным генератором 15. Режим работы низкочастотного генератора 15 задается переключателем 20. В измерительном канале мощность сигнала ослабляется в иссле-50 дуемом материале, а в опорном канале — управляемым аттенюатором 6, Первый коммутатор 10 подключает к входу детектора 8 поочередно выходы опорного и выбранного переключателем 20 иэ-55 мерительного каналов.

Первый коммутатор 10 содержит волноводные тройники 23 и 24 и Р/и-диоды 25-27. В зависимости от того, какой сигнал подается на управляющий вход диодов 25-27: запирающий или отпирающий, СВЧ-энергия либо проходит через них, либо нет. Таким образом, к выходу может подключаться любой вход. Низкочастотный генератор 15 и переключатель 20 обеспечивают подключение к выходу одного из каналов. Одновременно к выходу подключается только один канал.

Низкочастотный генератор 15 вырабатывает низкочастотный сигнал частотой P который управляет диодом 25 и через переключатель 20, инверторы 21 и 22 — соответственно диодами 25 или

26. Один из них в зависимости от положения переключателя 20 постоянно закрыт. Другой включается поочередно с диодом 27. Поэтому на выход коммутатора 10 поступает поочередно сигнал с опорного канала и выбранного переключателем 20 измерительного канала.

Переменная составляющая сигнала на выходе детектора 8 представляет собой прямоугольные колебания частоты F амплитуда которых пропорциональна величине рассогласования измерительного и опорного каналов по ослаблению, а фаза принимает значения

0 или 180 относительно фазы колебао ний, управляюших переключением коммутаторов 10 и 17, и определяется знаком рассогласования каналов по ослаблению. Колебания с выхода детектора

8 после усиления первым усилителем 9 поступают на перемножитель 1 I.

На второй вход перемножителя 11 поступает низкочастотное колебание частоты F с низкочастотного генератора 15. Напряжение на выходе перемножителя 11 пропорционально амплитуде колебаний с выхода первого усилителя 9, а полярность определяется их фазой относительно фазы колебаний низкочастотного генератора 15. Выходное напряжение перемножителя 11 управляет генератором 12 тока, который заряжает или разряжает накопительный конденсатор 14.

Скорость и знак изменения напряжения на накопительном конденсаторе 14 определяются амплитудой и фазой колебания с выхода. детектора 8 и величиной и знаком рассогласования каналов по ослаблению СВЧ-мощности. Напряжение на накопительном конденсаторе

3 13124

14 через второй усилитель 13 управляет управляемым аттенюатором 6.

Сигнал, управляющий управляемым аттенюатором 6, отображается индикатором 7. Показания индикатора пропор- > циональны ослаблению управляемого аттенюатора 6 и в установившемся режиме находятся в прямой зависимости от влажности исследуемого материала.

Напряжение на накопительном конденсаторе 14 изменяется до тех пор, пока ослабление СВЧ-мощности в опорном канале не сравняется с ослаблением в измерительном канале.

Измерение производится сначала при I положении переключателя 20. При этом подключаются антенны 3 и 5 измерительного канала, толщина материала между которыми выбрана такая, чтобы обеспечить необходимую чувстви- 2р . тельность и точность автоматического

СВЧ-влагомера в диапазоне 5-20Х влажности исследуемого материала. Результат измерения принимается, если влажность материала оказывается в диапа- 25 зоне 5-20Х. В противном случае, переключатель 20 устанавливается в положение II. При этом отключаются антенны 3 и 5 подключаются антенны 18 и 19, установленные в направлении, 3О перпендикулярном к оси антенн 3 и 5.

Толщина исследуемого материала между антеннами 18 и 19 в этом направлении выбрана из условий обеспечения максимальной чувствительности в диапазоне

20-457 влажности, Формула изобретения

Автоматический СВЧ-влагомер, со- . 40 держащий последовательно соединенные

СВЧ-генератор и делитель мощности, последовательно размещенные первую передающую антенну, кювету для раэ57 4 мещения исследуемого материала, первую приемную антенну, первый коммутатор, второй вход которого через управляемый аттенюатор соединен с вторым выходом делителя мощности, детектор, первый усилитель, перемножитель, генератор тока, второй усилитель и индикатор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, низкочастотный ге- нератор, выход которого подключен к второму входу перемножителя, между выходом генератора тока и общей шиной включен накопительный конденсатор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых значений влажности, введены второй коммутатор, вход которого под" ключен к первому выходу делителя мощности, а первый выход — к первой передающей антенне, вторая передающая антенна, подключенная к второму выходу второго коммутатора, первый коммутатор выполнен трехканальным, к . третьему входу которого подсоединена вторая приемная антенна, введены первый и второй инверторы, выход низкочастотного генератора подсоединен к третьему управляющему входу первого коммутатора и к сигнальной шине введенного переключателя, выходы первого и второго инверторов соединены попарно с первым и вторым управляющими входами первого и второго коммутаторов, вход первого инвертора через нормально замкнутый контакт переключателя соединен с общей шиной, а вход второго инвертора через нормально замкнутый контакт переключателя соединен с сигнальной шиной переключателя, при этом вторые приемная и передающая антенны размещены вдоль оси, перпендикулярной оси размещения первых приемной и передающей антенн.

1312457 еремн.

Корректор О.Тигор

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

Составитель Ю. Мамонтов

Редактор Г. Волкова Техред М.Ходанич

Заказ 1966/42 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1Â