Устройство для измерения влажности почвы и других материалов

 

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕ НИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл, 421, 9 51

42i, 19, 04

Заявлено 26.Х!!.1968 (№ 1292754/30-15) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 19.Х1.1970. Б|оллетень № 35

Дата опубликования описания 15.1.1971

МПК 6 Оlп 27/12

УДЕ, 551.508.7(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

С. Т. Парсаданян

Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт «Гипроводхоз»

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике измерения и регулирования влажности почвы и других твердых или сыпучих тел.

Для измерения и регулирования влажности большого класса веществ типа бетона, кирпичной кладки, почвы, пищевых продуктов, пластмасс и порошков находят применение влагомеры СВЧ, основанные на измерении параметров радиосигнала сантиметрового диапазона, ослабленного или отраженного образцом исследуемого влажного материала. Так как диэлектрические свойства вещества очень сильно зависят от его влажности, то такие параметры, как коэффициент поглощения, коэффициент отражения и фаза отраженного и прошедшего через образец сигнала будут определяться в основном влажностью образца. На измерении какого-либо из перечисленных параметров

СВЧ-сигнала основан ряд влагомеров. По сравнению с другими влагомеры СВЧ обладают рядом преимуществ: быстрота, дистанционность и точность измерения, слабая зависимость от концентрации солей в образце, безопасность в обращении.

Обычно используется компенсационный метод измерения коэффициента поглощения, когда изменения сигнала для разных степеней глажности образца компенсиру ются с помощью калиброванного аттенюатора (ослабителя СВЧ-сигнала), а приемное устройство и индпкатор на его выходе используются лишь как нуль-орган. Методика измерений прп этом проста: прп отсутствии образца между антеннами (либо помещая туда высушенный образец пли пустую тару) вводится большое затухание на аттенюаторе, включенном обычно после приемной антенны, и отмечаются показания на индикаторе выхода приемника и на шкале аттенюатора. Затем во влагомер помещают

10 ьлажный образец и добиваются прежних показашш на выходе приемника, уменьшая ослабление аттешоатора. коэффициент поглощения при этом будет равен разности показаний по шкале аттенюатора. Употребляемые во всех

15 глагомерах аттенюаторы имеют калиброванную в логарпфмпческом масштабе шкалу, позволяющую измерять таким методом с большой точностью коэффициенты поглощения до 90 дб (109 раз), что вполне достаточно для боль20 шинства сл чаев.

Однако при таком способе измерения встречаются большие трудности для автоматизации процесса из-за конструкции применяемых ат25 тенюаторов, перестраиваемых с помощью механического перемещения в волноводе поглощающего элемента. Механизм аттенюатора обычно приводится в действие прп вращении оси, на этой же осп помещается шкала градуп30 ровки.

287396

Из-за наличия электродвигателя, редуктора или друпгх движущихся деталей быстродействие и точность нодобных систем ограничены, что затрудняет их использование при измереIIIIII вла>кности движущихся обьектов, например, сьн1учих веществ на конвейерной ленте.

Kpo5Ie того, такис системы слОжны В изготовлении. регулировашш и эксплуатации.

В предлагаемом влагомере за счет примене1шя дополнительного управляемого аттешоатора и лность1О исключаются все движущиеся детали, за счет чего быстродействие схемы может быть на неско Ibf

Лттешоатор питается от генератора пилообразного напряжения, подключенного в то же время к схеме совнадсшш, второй вход которой подключен к мостовой схеме через пороговое устройство, ср",áàòûâàþùåå прн достижении напряжения на выходе управляемого аттснюатора до заданной вели ншы.

Схема предлагаемого влагомсра дана на фиг. 1; на фиг. 2 приведены формы напряжения EIB выходе отдельных частей схемы, поясняющие работу устройства.

Передатчик са1ггиметрового диапазона 1, модулирусмый по мощности низкочастотным модулятором 2, облучает с помощью передающен антенны 8 образец вла>1 ного материала

4. Прошедший через массу образца сигнал улавливается приемной антенной 5 и через ферритовый магнитный аттешоатор 6 поступает на кристаллический детектор 7. Выделенный детектором низкочастотный сип1ал поступает в одно из плеч мостовой нагрузки 8. В другое плечо моста постугиет сигнал со второго детектора 9, включенного в дополнительный волноводный канал, ответвляющийся от передатчика. С помощью аттешоатора 10 при отсутствии образца между антеннами влагомера во второй диагонали моста, соединенной со входом усилителя, устанавливается нулевой уровень сигнала. Для индикации нуля используется выходной прибор влагомера, Проведение этой операции один раз после включения прибора исключает ошибку от ухода мощности передатчика, так как па усилитель подается разностное напряжение сигналов, прошедших по двум путям от передатч11«а и пропорционально изменяющихся при изменении его мощности. Периодическое проведение этой операции в процессе замеров исключает также нестабильности всего остального тракта вплоть до выходного индикатора. Генератор 11 вырабатывает пилообразный токовый сигнал, питающий обмотку ферритового магнитного аттенюатора. Для перестройки аттешоатора в диапазоне от 2 до 40 дб достато н1о изменения тока пилы в пределах 1 — 3 а. Модулированный в таких предела.; сипил поступает на вход

60 усилителя 12. Усиленный сигнал постугает на вход порогового устройства 18, срабать:ваю;него нри достижении сигналом заданного уровня. В качестве порогового устройства могут быть применены триггер Шмидта, занускаюший своим передним фронтом ждущий мультивибратор. Ждущий мультивибратор формирует импульс, который открывает в момент достижения сигналом заданного уровня каскад совпадений 11 (кл1оч), па ьторои вход «оторого непрерывно поступает модулируюн,ая пила. Прп этом амплитуда импульса Ela выходе каскада совпадс Illll будет пропорциональна коэффициенту поглощения материала или влажности образца, так «ак время появления открывающего ключеву1о схему импульса будет определяться поглощением сип1ала в образце, как это видно из диаграмм фнг. 2. 11а первой диаграмме изображена эпюра наиряжс1шя на выходе усилителя. Здесь показан сигнал без заполнения частотой модулятора, т, е. на выходе усилителя должен быть предусмотрен детекторный каскад. При изменешш влажности образца сигнал, как это показано на эпюре 1, будет перемещаться по вертикали и положение импульса íà вь1ходе пopoi ÎÂÎÃÎ устройства 13 будет меняться (эпюра 2). На эп1оре 3 показан сигнал пилы, постухающий па второй вход каскада совнадешш И.

Результирующий сигнал, полученный на выходе каскада совпадений, показан на эшоре 4.

Сглаженньш после пикового детектора 15 сигнал приведен на эн1оре о. В ", àêîì вндс он может быть подан на стрелочный индикатор, самописец Ilли на исполнительное устройство

1б. В случае необходимости сигнал может быть усилен с помощью усилителя постоянного тока.

Предмет изобретения

Устройство для измерения влажности почвы и других материалов, содержащее генератор сверхвысокочастотных колебаний, приемную и нереда1ощую направленные антенны, дополнительный прямой канал с аттешоатором, детекторные секции, включенные по мостовой схеме с выходом на индикатор или регистрирующий прибор, отличаюц1ееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, между приемной антенной и одной из детекторных секций установлен дополнительньш управляемый аттенюатор, выполненный, например, на ферритовых элементах, питающийся от генератора пилообразного напряжения, подкл1оченного в то же время к схеме совпадений, второй вход которой подключен к выходу мостовой схемы детекторных секций через пороговое устройство, срабатывающее в момент дости кения напряжения на выходе управляемого аттенюатора до заданной величины.

287396

Фиг i

4ьг 2

Составитель В. Деме пьев

Тскрсд A. А. Качышникова Корректор Г. С. Мунина

Рсдакьор К. Шанаурова

ТипоГра(ив, пр. Сап и01sà, 2

Заказ 3897 3 1 ирака 130 !1одписнос

1СН111 12111 Комитета по делам нзоорстеиии и отt.tsûòèé при Совете Министров СССI

Москва, Ж-3о, Раушскаи >и п.. к -! 5