Устройство для измерения влажности материалов

 

Изобретение относится к влагометрии. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство для измерения влажности материалов работает следующим образом. Колебания от СВЧ генератора 2 через разветвитель 4 проходят в линию задержки 5, длина L которой выбирается из условия L*9810L, где L - длина канала с материалом от разветвителя 4 до T-моста 19, а также проходят через передающую 6 и приемную 7 антенны, между которыми расположен исследуемый материал 8, и складываются в T-мосте 19. При изменении влажности на детекторе 14 будут наблюдаться нулевые значения напряжения. Продетектированный сигнал проходит через разделительный конденсатор 15, выпрямляется выпрямителем 13, сглаживается фильтром низкой частоты 12 и поступает на блок обработки как информация о затухании радиоволн во влажном материале, т.е. о величине коэффициента ослабления α<SB POS="POST">м</SB>. Выходное напряжение интегратора 18 управляет частотой СВЧ-генератора 2. Подача напряжения на частотно-задающий элемент 3 приводит к изменению рабочей частоты генератора СВЧ. Сдвиг нуля напряжения на детекторе 14 приводит к изменению смещения интегратора 18, разность этих смещений на двух частотах несет информацию о волновом числе β<SB POS="POST">м</SB> во влажном материале. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) ()1) (51)5 С 01 N 22 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДНТЕЛЬСТВУ (21) 4469063/24-09 (22) 01. 08, 88 (46) 23,06.90.Бюп. М 23 (71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) И,И,Ренгарт, Б.Л,Ценципер, В.А,Дайнеко и В,И. Гапоненко (53) 621,317.39 (088,8) (56) Бензарь В, К; Техника СВЧ-влагометрии, К., Выси ая школа, 19 74.

Авторское свидетельство СССР

)Ф 1116371, кл, G 01 N 22/04, 1983 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к влагометрии. Цель изобретения — повышение точности измерений. Устройство для измерения влажности материалов работает следующим образом, Колебания от СВЧ-генератора 2 через разветви-:. тель 4 проходят в линию задержки 5, длина L которой выбирается из условия L ) 10 1, где 1 — длина канала с

2 материалом. от разветвителя 4 до Т-моста 19, а также проходят через передающую 6 и приемную 7 антенны, между которыми расположен исследуе)ый материал 8, и складываются в T-мосте 19, При изменении влажности на детекторе

14 будут наблюдаться нулевые значения напряжения. Продетектированный сигнал .проходит через разделительный конденсатор 15, выпрямляется выпрямителем 3, сглаживается фильтром низкой частоты 12 и поступает на блок обработки как информация о затухании радиоволн во влажном материале, т, е, о величине коэффициента ослабления g . Выходное напряжение интегратор а 18 упр авля ет частотой

СВЧ-генератора 2. Подача напряжения на частотно-задающий элемент 3, приводит к изменению рабочей частоты.интегратора 18, разность этих смещений на двух частотах несет информацию о волновом числе Р во влажном материа:ле, 1 ил.

1573402

40

Тк

Р(.) (-13) - — ——

Изобретение относится к влагометрии и может быть использовано для определения влажности зерна, угля и других материалов.

Цель изобретения — повьппение точности измерений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения влЖкности материалов, 10

Устройство для измерения влажности материалов содержит тактовый, генератор 1, СВЧ-генератор 2 пере, страиваемый по частоте, дополнительiй частотно-задающий элемент 3, раз- 15 етвитель 4 мощности, линию 5 задержки, приемную и передающую антенны 6 и 7 с исследуемым материалом 8

Между ними, блок 9 вычитания,- пер(Ьый 10 и второй 11 блоки выборки и хранения, фильтр 12 нижних частот (ФНЧ), выпрямитель 13, детектор 14, разделительный конденсатор 15, диф.ференциатор 16, ко мпар атор 1 7 ° инт егр атор 18 и Т-мо ст 19, 25

Устройство для измерения влажности материалов работает следующим образом, Колебания СВЧ-генератора 2 разветвляются в разветвителе 4 и, пройдя в одном плече через линию 5 задержки, а во втором — через передающую и приемную антенны 6 и 7 с мате;риалом 8, складываются в Т-мосте 19.

На выходе Т-моста имеется сигнал

IEt 2 cos hP (t) (L 1 ГЗ)) где L — - эффективная электрическая .длина линии задержки;

1 - длина канала с материалом;

P — вол ново е чи сл о, Нулевые напряжения на детекторе

14 наблюдаются при условии или (L — lg) - — р н К т.е, при изменении влажности и, следовательно, нулевые значения напря— жения на детекторе наблюдаются при частотах нСК

2 (1;1.(Г) где С - скорость света в вакууме, Следовательно, соседние нулевые значения напряжения на детекторе 14 наблюдаются при девиации частоты в

Ь/1 раз меныпей, чем в известном устройстве. Для компенсации уменьшения чувствительности измеряется разность между двумя сдвигами нулей на двух незначительно различающихся частотах.

Продектированный сигнал проходит через разделительный конденсатор 15, выпрямляется выпрямителем 13, сглаживается ФНЧ 12 и поступает на блок обработки как информация о затухании радиоволны во влажном материале, т.е. о величине коэффициента ослабления М), Тот же сигнал поступает последовательно на дифференциатор 16, компаратор 17 и интегратор 14, Выходное напряжение интегратора 18 управляет частотой СВЧ-генератора 2 °

В зависимости от такта тактового генератора 1 выходное напряжение интег ратора 18 сглаживается и запоминается в одном из блоков 10 и 11 выборки и хранения и на дополнительный управляющий вход генератора 1, снабженный дополнительным частотно-задающим элементом 3, подается или не подается также в зависимости от такта тактового генератора 1 напряжение с выхода интегратора 18, В качестве частотнозадающего элемента 3 может быть использован, например, вар актор, Подача напряжения на вар актор приводит к работе СВЧ-генератора 2 на другой частоте, отличающийся, на величину .порядка 250 МГц. Сдвиг нуля напряжения на детекторе 14 приводит к изменению смещения интегратора 18, Разность этих смещений на двух частотах с выхода блока 9 вычитания поступает на вход блока обработки и несет

5 информацию о фазовом сдвиге во влажном материале, т.е, о волновом числе во влажном материале Р При одновременном определении pL и влажного материала функция преобразования имеет вид

+м ()c Po)

Ъ

) " (f- S" — Р- ") (p.-М где О6 и („- коэффициент ослабления в ге и волновое число воды;

1 собственная плотность сухого материала; р, о — волновое число в пустом пространстве;

Формула изобретения

Составитель Р, Кузнецова

Редактор Н,Яцола Техред А. Кравчук

Корректор Л,Бескид

Заказ 1640 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 15734

1 волновое число сухого материала.

Это выражение является алгоритмом определения влажности по результатам

1 измерений, Таким образом, введение дополнительного частотно-задающего элемента и выполнение индикатора в виде разделительного конденсатора, выпрямителя, фильтра низких частот, диффе-. ренциатора, компаратора нуля, интегратора, первого и второго устройств выборки и хранения, вычитателя и тактового генератора при условии достаточной длины L линии задержки, 1.>10 1, где 1 — электрическая длина плеча с материалом от разветвителя до Т-моста, приводит к значительному уменьшению диапазона необходимой девиации у) частоты СВЧ-генератора и учету плотности влажного материала, что, в свою очередь, приводит к повышению точности.

Устройство для измерения влажности материалов, содержащее СВЧ-генера тор, перестраиваемый по частоте, к выходу которого подсоединен разветвитель мощности, Т-мост, передающую и приемную антенны, подключенные соответственно к первому выходу разветвителя мощности и первому плечу Т-моста, линию задержки, включенную между вторым выходом разветвителя мощ02 6 ности и вторым плечом Т-моста, к третьему плечу которого подключен вход детектора, о т л и ч а «о щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, введены разделительный конденсатор, последовательно соединенные дифференциатор, компаратор и интегратор, последовательно соединенные выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого является первым выходом устройства, первый и второй блоки выборки и хранения, блок вычитания, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков выборки и хранения, а выход является вторым выходом устройства, и тактовый генератор, причем выход детектора через разделительный конденсатор соединен с входами выпрямителя и дифференциатора, выход интегратора соединен с входом управления СВЧ-генератора и входами первого и второго блоков выборки и хранения, прямой выход тактового генератора соединен с управляющим входом первого блока выборки и хранения и введенным дополнительным управляющим входом СВЧ-генератора, à инверсный выход - с уп" равляющим входом второго блока вы" борки и хранения, при этом длина L линии задержки выбрана из условия ) 10 1, где 1 — эффективная электрическая длина плеча между первым выходом разветвителя мощности до перво го пл еч а Т-мо ст а.