Измерительная ячейка свч-гигрометра

 

Изобретение относится к технике физико-химич. измерений на СЕЧ и упрощает конструкцию ячейки. Ячейка содержит опорный резонатор (ОР) 7 и измерительный резонатор (ИР) 8, выполненные в виде моноблока. Для достижения цели введена камера, связанная с полостью ОР 7 и выполненная в виде сильфона 17 из гидрофобного материала . Необходимым условием работы является равенство собственных частот ОР 7 и ИР 8, если их внутренние подлости заполнены одинаковым газом (или вакуумированы). Объем сильфона 17 примерно в 10 раз больше объема ОР 7. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (11,1 С 01 N 22/04

ВСЕЖ103РАI ,:Ц" у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3915770/24-09 (22) 26.06.85 (46) 23.11.87. Бюл. Ð 43 (71) Сибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института. физико-технических и радиотехнических измерений (72) Ю.И.Семенов (53) 621.317,738(088,8) (56) Патент США Н - 4103224, кл. С 01 R 27/04, 1978.

Hasegawa S. Stokesberry D.P. Rev.

Sci. Instruments, Vol. 46, 9 7, р. 867-873, 1975. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА СВЧ-ГИГРОМЕТРА (57) Изобретение относится к технике физико-химич. измерений на СВЧ и упрощает конструкцию ячейки. Ячейка содержит опорный резонатор (ОР) 7 и измерительный резонатор (ИР) 8, выполненные в виде моноблока. Для достижения цели введена камера, связанная с полостью OP 7 и выполненная в виде сильфона 17. из гидрофобного материала. Необходимым условием работы является равенство собственных частот

0Р 7 и ИР 8, если их внутренние по-. лости заполнены одинаковым газом (или вакуумированы). Объем сильфона

17 примерно в 10 раз больше объема

0Р 7. 2 ил.

1354079

Изобретение относится к технике физико-химических измерений на сверхвысоких частотах, а именно к измерению влажности атмосферного воздуха.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение конструкции.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема СВЧ-гигрометра, на фиг. 2 — конструкция измерительной ячейки СВЧ-.гигрометра.

СВЧ-гигрометр содержит СВЧ-генераторы 1 и 2, вентили 3 и 4, направленные ответвителем 5 и 6, опорный резонатор 7, измерительный резонатор 8, СВЧ-детекторы 9 и 10, блоки

11 и 12 автоматической подстройки частоты (АПЧ), смеситель 13, усилитель 14, преобразователь 15 сигнала разностной частоты, цифровой индикатор 16,камеру в виде сильфона

17 из гидрофобнаго материала, отверстие 18, торцовую стенку 19 блока резонатора 8, трубку 20„ Опорный

7 и измерительный 8 резонаторы и сильфон 17 образуют измерительную ячейку СВЧ-гигрометра.

СВЧ-гигрометр работает следующим образом, Воздух, имеющий температуру Т, давление P и парциальное давление водяного пара e, поступает через отверстие 18 в торцовых стенках 19 в полость измерительного резонатора

8. В зависимости от размеров и индекса преломления воздуха измерительный резонатор 8 имеет собственную частоту f в то же время ввиду того, что опорный 7 и измерительный 8 резонаторы, выполненны из инвара в виде моноблока, температура опорного резонатора такая же, что и температура измерительного резонатора 8, т.е. Т, =Т =Т, и давление в опорном резонаторе 7 равно давлению измерительного резонатора 8, т.е. Р„ =Р --Р

Выравнивание давлений осуществляется с помощью сильфона 17, который присоединен к полости опорного резонатора 7 с помощью трубки 20 из нержавеющей стали. Так как полость сильфона 17 и полость опорного резонатора 7 герметичны и предварительно заполнены осушенным воздухом, в полости опорного резонатора. 7 водяные пары отсутствуют, и частота опорного резонатора 7 отличается от частоты . измерительного резонатора. 8 на ЬЕ.

Зта разность пропорциональна парци77 6 77 6 4810

N — г — Р + — — — — Е, Т, Тг в то же время е f

N = — — 10

Следовательно, 15

77 6 77 6 ° 4810

N P +

ИЗМ Тг

7 для опорного резонатора 7

20 N i Р+ х

77 6 77 6 4810

0п

77 6 г. р

В приращениях частоты эти уравнения соответствуют

n fon

N N ц, on отсюда

77г 6 77г 6 4810 Ай 77 б

Т Т q Т

4 /on

З5 Окончательно имеют

df — nfl- af

77 6 4810 г. е q Ч

Тг

Af

Тг

= К ДТг. (1) 77,6 4810

Разность частот опорного 7 и измерительного 8 резонаторов получается путем смещения частот опорного и измерительного каналов, которое осуществляется на смесителе 13. От каждого канала ответвляется 1/1000 мощности основного сигнала с помощью направленных ответвителей 5 и 6. Сигнал разностной частоты Af через усилитель 14 поступает в преобразователь 15, в котором осуществляется операция согласно уравнению (1).

Преобразователь 15 построен в виде устройства для возведения в степень.

С преобразователя 15 сигнал поступает на цифровое табло цифрового индикатора 16, где высвечивается эначеальному давлению водяных паров измерительного резонатора 8, В зависимости от параметров воз5 духа индекс преломления определяется выражением

1354079

Формула изобретения

Фиг.2

Составитель 1О.Мамонтов

Редактор И.Горная Техред И.Попович, Корректор В. Бутяга

Заказ 5686/38 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 ние парциального давления водяного пара в мБ.

Опорный 7 и измерительный 8 резонаторы имеют совершенно одинаковые элементы трактов СВЧ, образующие опорный и измерительный каналы, могущие работать совершенно автономно.

Связь между ними осуществляется только через направленные ответвители 1р

5 и 6 смесителя 13. Все элементы тракта служат для выравнивания частот СВЧ-генераторов 1 и 2 с соответствующими резонаторами 7 и 8. Эту функцию выполняют блоки 11 и 12 АПЧ. 15

Необходимым условием работы гигрометра является равенство собственных частот опорного 7 и рабочего 8 резонаторов,если их внутренние полости заполнены одинаковым газом (или ва- 2р куумированы).

Сильфон 17 выполнен из мягкой гидрофобной пленки и имеет объем при.мерно в десять раз больше объема 25 внутренней полости опорного резонатора 7.

Предварительно в систему мягкий сильфон — резонатор один раэ напускается осушенный воздух. Сильфон герметизирован и не допускает попадания во внутреннюю полость паров воды, в то же время поддерживая равенство давлений внутри полости опорного резонатора и наружного атмосферного воздуха.

Измерительная ячейка СВЧ-гигрометра, содержащая опорный и измерительный резонаторы, выполненные в виде моноблока, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения конструкции, введена камера, связанная с полостью опорного резонатора и выполненная в виде сильфона из гидрофобного материала,