Устройство для измерения влажности и плотности материалов

 

Изобретение относится к измерительной технике и повьшает точность измерений. Совместная обработка информации, полученной в акустич. и СВЧ-каналах, исключает неоднозначность в измерениях влажности и плотности, к-рая вызьшается соответственло влиянием плотности на влажность и наоборот, и позволяет получить на выходе блока 20 аналогового умножения информацию только о плотности, а на выходе у-ля 21 постоянного тока - только о влажности. Затем эта информация поступает соответственно на буферные каскады (БК) 23 и 22. Контроллер 1 обеспечивает пяти-семикратное повторение процесса измерения, после чего включает БК 22 и 23, и усредненная за пять - семь циклов информация отображается на индикаторах влажности 24 и плотности 25. 2 ил. с (Л эо 30 ФигЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (5)) 4 С 01 N 22/04

-9fe3tf4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3881427/24-09 (22) 09.04.85 (46) 23.06.87. Бюл. N - 23 (71) Саратовский филиал Института радиотехники и электроники AH СССР и Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (72) В.А. Елкин,.В.А. Леонидов, С.А. Хорев и В.Д. Шитов (53) 621.317.738(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 293208, кл. G 01 N 22/04, 1969.

Авторское свидетельство СССР

В 1090125, кл. G 01 N 22/04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и повышает точность измерений. Совместная обработка информации, полученной в акустич. и СВЧ-каналах, исключает неоднозначность в измерениях влажности и плотности, к-рая вызывается соответственно влиянием плотности на влажность и наоборот, и позволяет получить на выходе блока 20 аналогового умножения информацию только о плотности, а на выходе у-ля 21 постоянного тока— только о влажности. Затем эта информация поступает соответственно на буферные каскады (БК) 23 и 22. Контроллер 1 обеспечивает пяти-семикратное повторение процесса измерения, после чего включает БК 22 и 23, и усредненная за пять — семь циклов ин- 5 формация отображается на индикаторах влажности 24 и плотности 25. 2 ил. l 131

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности и плотности почв и других сред..

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — конструкция комбинированного СВЧ-акустического зонда.

Устройство для измерения влажности и плотности материалов содержит контроллер 1, низкочастотный генератор 2, цепь 3 согласования, СВЧ-генератор 4, направленный ответвитель 5, цепь 6 согласования, детектор 7, усилитель 8 постоянного тока (УПТ) с управляемым коэффициентом усиления, передающий и приемный акустические преобразователи 9 и 10, передающую и приемную СВЧ-антенны 11 и 12, усилитель 13, формирователь 14 импульсов, счетчик 15, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16, приемник 17, два масштабных УПТ 18 и 19, блок 20 аналогового умножения, третий УПТ 21 с управляемым коэффициентом усиления, два буферных каскада 22 и 23, индикаторы 24 и 25 и соединительный тракт 26.

Устройство работает следующим образом.

Контроллер 1 включает оба генератора 2 и 4 и запускает счетчик 15.

Сигнал от генератора 2 через цепь 3 согласования и передающий акустический преобразователь 9 попадает в исследуемую среду, пройдя через которую, воспринимается приемным акустическим преобразователем 10 и предварительно усиленный в усилителе 13 формирует в формирователе 14 импульс срыва счетчика в счетчике 15. Время счета равно времени прохождения акустического сигнала через среду и пропорционально ее плотности. ЦАП 16 преобразует цифровую информацию о плотности в аналоговую, которая поступает в цепь обработки.

Второй канал работает следующим образом. Генератор 4 модулированным сигналом, например, дециметрового или метрового диапазона возбуждает соединительный тракт 26, направленный ответвитель 5 и через цепь 6 согласования передакицую антенну 11.

Часть мощности колебаний через до8869 2 ф ,полнительный.канал направленного ответвителя 5, детектор 7 и усилитель

8 постоянного тока поступает в гене ратор 4 и обеспечивает стабилизацию величины выходной мощности колебаний генератора. Излученная передающей антенной 11 мощность колебаний частично поглощается в исследуемой среде и принимается приемной антенной 12, а

10 затем поступает в приемник 17 и затем в цепь обработки.

В цепи обработки сигналы из дополнительного и СВЧ-каналов через масштабные УПТ 19 и 18, необходимые для установления соответствия между показаниями индикаторов и величиной мощности прошедшего через среду импульса, поступают в блок 20 аналогового умножения, где осуществляется деление

20 первого сигнала на второй. В результате деления на выходе блока 20 появляется сигнал, величина которого определяется только плотностью исследуемого образца. Это является возможным потому, что величина поглощенной в среде СВЧ-мощности является мерой влажности, а скорость прохождения через нее акустической волны также пропорциональна влажности ъь ка о 1 о 1„1+ сг где . U, „ö — скорость звука в среде; плотность сухого

35 грунта;

С вЂ” относительная влажность;

U — скорость звука в або солютной сухой среде;

40 M — - величина объемного содержания влаги.

Часть сигнала СВЧ-канала поступает на вход третьего УПТ 21, коэффициент усиления которого управляется сигналом из блока 20 аналогового умножения. Поскольку плотность вещества не влияет на форму зависимости излучательной способности этого вещества (а также коэффициента погло50 щения СВЧ-сигналов) от его влажности, но добавляет масштабный множитель, таким включением УПТ 21 удается получить на его выходе сигнал, величина которого зависит только от влажности. Таким образом совместная обработка информации, полученной в акустическом и СВЧ-каналах, исключает неоднозначность в измерениях влажности и плотности, которая вызывается соответст1318869

Формула венно влиянием плотности на влажность и наоборот и позволяет получить на выходе блока 20 информацию только о плотности, а на выходе УПТ 21 — только о влажности, после чего эта инфор- 5 мация поступает соответственно на буферные каскады 23 и 22. Контроллер

1 обеспечивает пяти — семикратное повторение процесса измерения, после чего включает буферные каскады 22 и 10

23 и усредненная за пять — семь циклов информация отображается на индикаторах влажности 24 и плотности 25.

На фиг. 2 изображен один из идентичных измерительных зондов. На мед- 15 ном фидере 27 длиной 1,5 м укреплены

ВЧ разъем 28 типа СР-50-2в2С и медный переходной кожух 29, с которым соединена пластиковая головка 30.

В верхнем конце головки 30 находится 20 акустический кольцевой преобразователь 31 из пьезокерамики ЦТС с посеребенными электродами..Внутренний электрод преобразователя 31 посредством катушки 32 индуктивности сое- 25 динен со штыревой антенной 33, внешний электрод по периметру 34 припаян к переходному кожуху 29. Вся конст- . рукция залита сверху эпоксидной смолой. 30

Д изобретения

Устройство для измерения влажности и плотности материалов, содержащее

СВЧ-генератор, соединенный с передаю.щей антенной, приемную антенну, подключенную к приемнику, и канал измерения плотности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, канал измерения плотности содержит низкочастотный генератор, соединенный с передающим акустическим преобразователем, и последовательно соединенные приемный акустический преобразователь, формирователь импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь и блок аналогового умножения, первый выход которого является выходом канала измерения плотности, к выходу приемни- ка подключен усилитель постоянного тока с управляемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока аналогового умножения, при этом выход приемника соединен с вторым входом блока аналогового умножения, а выход усилителя постоянного тока с управляемым коэффициентом усиления является выходом сигнала влажности.

1318869

Составитель Ю. Мамонтов

Редактор А. Шандор Техред В.Кадаp Корректор В. Бутяга

Заказ 2501/35 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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