Устройство для измерения влажности материалов

 

Изобретение относится к СВЧ-измерительной технике и обеспечивает повышение точности измерений. Сигнал СВЧ-генератора 1 делится волноводным мостом 2 на измерительный и опорный сигналы. Опорный сигнал проходит через ферритовый вентиль З , детекторную секи,ию 4 и реостат 5 на регистрирующий прибор 11. Измерительный сигнал проходит через вентиль 3 и излучается передающей антенной 6 в направлении кюветы 8 с исследуемым материалом. На передней стенке 7 кюветы 8 расположена, корректирующая линза в виде металлических колец разного диаметра, расположенных на определенных расстояниях от центра кюветы 8 и имеющих определенную длину . В центрестенки 7 расположены кольца резонансных размеров. Удаленные кольца имеют уменьшающиеся размеры . За счет выполнения корректирующей линзы обеспечивается более равномерная амплитуда волны, поступающей в кювету 8. Часть СВЧ-мощности поглощается влажным материалом. По величине разности опорного и измерительного сигнала су дят о его влажности . 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg g 6 01 М 22/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4067396/24-09 (22) 18.03.86 (46) 29.02.88. Вюл. У 8 (71) Витебский технологический институт легкой промышленности (72) А.В.Ильющенко и И.T.Кравченко (53) 621 ° 317.39 (088.8) (56) Бензарь В.К. Техника СВЧ-влагометрии. - Минск: Вышейшая школа, 1974, с. 94, рис.54.

Там же, с.80-83.. (54) УСТРОЙСТВО Д11Я ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИА310В (57) Изобретение относится к СВЧ-измерительной технике и обеспечивает повышение точности измерений. Сигнал

СВЧ-генератора 1 делится волноводным мостом 2 на измерительный и опорный сигналы. Опорный сигнал проходит через ферритовый вентиль 3, детекторную секцию 4 и реостат 5 на регист„„Я0„„1377690 А 1 рирующий прибор 11. Измерительный сигнал проходит через вентиль 3 и излучается передающей антенной 6 в направлении кюветы 8 с исследуемым материалом. На передней стенке 7 кюветы 8 расположена корректирующая линза в виде металлических колец разного диаметра, расположенных на определенных расстояниях от центра кюветы 8 и имеющих определенную длину. В центре стенки 7 расположены кольца резонансных размеров ° Удаленные кольца имеют уменьшающиеся размеры. За счет выполнения корректирующей линзы обеспечивается более равномерная амплитуда волны, поступающей в кювету 8. Часть СВЧ-мощности поглощает ся влажным матери алом. Ио величине разности опорного и измерительного сигнала судят о его влажности, 3 ил, 3

1377690

Изобретение относится к измери» тельной технике и может быть использовано для экспресс-измерения влажности с СВЧ-влагометрии.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема реализации устройства для измерения влажности материалов; на фиг.2 - распределение амплитуды поля электромагнитной волны вдоль крышки кюветы; на фиг. 3распределение металлических колец на крышке кюветы. 15

Устройство для измерения влажности материалов содержит СВЧ-генератор 1, BOJIHOBopHbIH MocT 2, 01IopHblH и измерительный тракты и регистрирующий прибор. В опорном тракте имеют- 20 ся ферритовый вентиль 3, детектор(/ ная секция 4, реостат 5 установки начального уровня. Измерительный

f тракт содержит ферритовый вентиль 3 передающую антенну 6, стенку 7 кюветы 8, приемную антенну 9, индикатор, включающий детекторную секцию 10, регистрирующий прибор 11.

Устройство для измерения влажности материалов работает следующим об- 30 разом.

Сигнал, вырабатываемый СВЧ-генератором 1 (фиг. 1 ), делится волноводным мостом 2 на две равные части.Зти сигналы поступают в опорный и измери- 35 тельный тракты. Сигнал опорного тракта проходит через ферритовый вентиль

3, преобразуется в сигнал постоянного тока детекторной секцией 4, проходит через реостат 5 и направляется 40 на регистрирующий прибор 11. Сигнал измерительного тракта по волноводам проходит через вентиль 3 и, достии гая передающей антенны 6, излучается в.свободное пространство. Между 45 передающей 6 и приемной 9 антеннами помещена кювета 8 с исследуемым материалом. На передней стенке 7 кюветы

8 выполнена система металлических колец 12 разного диаметра, рассчитанных по формуле (1). Металлические кольца расположены на наружной поверхности стенки 7. Достигая передней стенки 7 кюветы 8, часть волны отражается от колец 12. Так как дпи- 55 на колец 12, расположенных вблизи центра кюветы 8, близка к резонанснои, а колец 12, находящихся дальше от центра, меньше резонансной, то отражение электромагнитной волны в центре сильнее. В результате амплитуда волны, прошедшей в кювету 8, становится более равномерной (фиг.3, кривая 1) по сравнению с амплитудной падающей на стенку 7 (фиг.3, кри-... вая 1).Часть мощности волны, распространяющейся в .кювете 8, поглощается влагой, содержащейся в материале.

Дбстигая задней стенки кюветы 8, волна частично отражается от нее внутрь кюветы 8, часть выходит из кюветы 8 в свободное пространство, где принимается приемной антенной 9. Далее сигнал измерительного тракта проходит детекторную секцию 10 и подается иа регистрирующий прибор 11, в котором сравнивается с сигналом опорного тракта. Вследствие потерь в измерительном тракте его сигнал будет меньше опорного сигнала. По величине разности сигналов можно судить о влажности исследуемого волокнистого материала.

Длина L каждого металлического кольца 12 и его расстояние до центра кюветы 8 х выбраны из соотношения ,Г. - (- 1)1 йх х (1-0 8 cos — — ), 21 где 7, -. длина рабочей волны в сво» бодном пространстве; . - относительная диэлектрическая проницаемость материала стенки 7 кюветы 8;

Ь - толщина стенки 7 кюветы 8;

21 - ширина кюветы 8.

Стенка 7 кюветы 8 с металлически» ми кольцами 12 представляет собой дифракционную структуру из колец,",. разного диаметра, Известно, что максимальное отражение электромагнитных волн происходит от колец, обладающих резонансными размерами. Стенка

7 рассчитана так, что в центре стенки 7 кюветы 8 расположены кольца 12 резонансных размеров, а при удалении от центра размеры их уменьшаются.

Это позволяет выровнять амппитудный фронт волны.

Формул а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения влажности материалов, содержащее последова1377690

- 0,8 где 1

9 о

Ь

21Тельно соединенные СВЧ-генератор и передающую антенну, в раскрыве кото« рой размещена корректирующая линза, пРиемную антенну, соединенную с индикатором, кювету для исследуемого материала, установленную между передающей и приемной антеннами, о т л и". ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, коррек" 0 тирующая линза выполнена в виде металлических колец, расположенных на стенке кюветы, обращенной к передающей антенне, при этом длина каждого металлического кольца и расстояние до центра кюветы выбраны из соотношения пх

cos — — — -), 21 длина кольца длина рабочей волны в свободном пространстве; относительная диэлектрическая проницаемость материала стенки кюветы; толщина стенки кюветы; ширина кюветы; расстояние металлического ра кюветы.