Автоматический влагомер свч
3I5996
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ЛВтОРСКОМЮ СВИДИтИЛЬСтВМ
GOl09 C0$870KNI
Соцналнстнческнл
Республнн
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 12.1.1970 (№ 1393680/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 01.Х.1971. Бюллетень № 29
Дата опубликования описания 9.Х1.1971
МПК G 01п 23/14
Комитет по делам изобретений н открытий прн Савете Мнннстрав
СССР
УДК 551.508.7 (088.8) Авторы изобретения
М. А. Берлинер, Б. H. Лелянов и Л. В. Семенов
Московский автомобильно-дорожный институт
Заявитель
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЛАГОМЕР СВЧ
Изобретение относится к области измерительной техники.
Известны автоматические влагомеры СВЧ, содержащие излучающую рупорную антенну, включенную в цепь генератора колебаний
СВЧ, опорную ветвь с диодцой секцией, приемную рупорную антенну, подключенную на вход уравновешивающего аттепюатора, блок сравнения, выполненный в виде дифференциального усилителя, и выходное устройство, не достаточно надежны и точны.
Целью изобретения является повышение надежности, точности и быстродействия измерений.
Для достижения поставленной цели в предлагаемом вл агомере ур авновешива|ощпй аттенюатор выполнен в виде полупроводникового элемента, например гг+р-i-n-структуры, к р-слою которого подключено выходное устройство, причем для получения требуемого характера зависимости выходного сигнала от измеряемой влажности п4-р-г-гг-структура аттешоатора выполнена смещаемой относительно геометрических осей волновода.
Кроме того, выходное устройство снабжено дополнительными входами для пода ш формируемых, например, вычислительными блоками сигналов, что уменьшает погрешность от влияния мешающих факторов.
На фиг. 1 показана схема описываемого вл агометр а; на фиг. 2 — схема включения и-/-р-i-и-структуры относительно геометрических осей волновода; на фиг. 3 — схема вы oдпого суммирующего устройства.
Колебания СВЧ поступают от генератора
1 через ферритовый вентиль 2 в передающую антенну 8 и проходят через исследуемый матсриал 4 в приемный волновой тракт, содержащий антенну 6 и измерительный полупрогодниковый аттснюатор 6. Прошедшую мощность измеряют с помощью детекторной секции 7. Опорный электрический сигнал получают детектированием диодом 8 части падающей энергии, выделенной с помощью ответвителя 9. Сравнение измерительного и опорного сигналов осуществляется в дифференциальном усилителе 10, выходной ток которого используется для управления аттешоатором 6. Цепь управления аттешоатора содержит выходное устройство 11, с выхода
12 которого получают выходной сигнал влагомера, поступающий на показывающее, записывающее плп регулирующее устройство, в информационную систему и т. Il. (на чсртеже не показано). На входы 18 элемента 11 могут поступать сигналы, несущие информацшо о значениях параметров, влияющих на результаты пзмерсш1я.
В аттешоаторе используются трехэлектродЗО „ыс элементы, конструктивно образованные
315996 из двух диодов, соединенных одноименными электродами; центральный вывод используется для подвода управляющего тока. Зти элементы образуют щелевой модуль, позволяющий создать волноводное регулирующее устройство, имеющее минимальные размеры и вес порядка десятков граммов.
Предлагается бинарная система включения ггпу-р-г-и-структур между двумя трехдецибальными направленными ответвителями со связью по узкой стенке волновода, благодаря чему обеспечивается отсутствие отраженного сигнала на входе устройства. Кроме того, можно получить равномерную шкалу в единицах влажности, то есть линеаризовать зависимость силы тока управления аттешоатора от влажности материала. Для этого предлагается несимметричное включение п4,-р-i-пструктуры относительно геометрических осей волновода, показанное схематически на фиг. 2, где 14 — полупроводниковые элементы, 15 — резонансная диафрагма, 1б — волновод, 17 — управляющий электрод. Можно при этом подобрать положение гг-. г -р-г -иструктур, для которого зависимость ослабле- 2 ния от силы тока управления диодов в выбранном динамическом диапазоне измерения линейна. Дополнительным преимуществом предлагаемого смещения полупроводниковых элементов являются уменьшение мощности Зо управления и повышение широкополосности аттенюатора. Смещение и+р-i-и-элемента осуществляется при настройке влагомера на определенный материал или группу материалов. 35
В описываемом влагомере использована электрическая цепь управления диодным аттенюатором в качестве выходной цепи влагомера. При этом, вводя сопротивление в цепь управления аттенюатора, можно просто получить аналоговый унифицированный электрический сигнал тока или напряжения, что позволяет использовать влагомер в системе
ГСП. Кроме того, можно удобно и просто осуществить автоматическую компенсацию 4 погрешностей влагомера, вызванных изменениями параметров (температура, плотность, массовая толщина и т. п.) исследуемого материала, В качестве примера на фиг. 3 приведена
cxe.",ra выходного суммирующего устройства, па которой î" îçíà÷àåò ток усилителя 10, то есть основнуго составляющую выходного сигнала влагомера, г — выходной ток устройства для измерения температуры материала, 4 — выходной ток устройства для измерения плотности материала. Выходное напряжение будет:
U,„„=—
1 1 1 1 вых Ry Rg 1 з
Если подобрать знаки токов г и 4, а также значения сопротивлений R, Рг, Ръ живых менительно к знакам и удельным значениям погрешностей от температуры и плотности материала, то напряжение U„„ будет являться скорректированным сигналам, величина которого зависит только от влажности м атериала.
Предмет изобретения
1. Автоматический влагомер СВЧ, содержащий излучающую рупорную антенну, включенную в цепь генератора колебаний СВЧ, опорную ветвь с диодной секцией, приемную рупорную антенну, подключенную на вход уравновешивающего аттешоатора, блок сравпенпя, выполненный в виде дифференциального усилителя, и выходное устройство, отличаюгцийся тем, что, с целью повышения надежносги, точности и быстродействия измерений, в нем уравновешивающий аттенюатор выполнен в виде полупроводникового элемента, например n-i-р-г-гг-структуры, к р-слою которого подключено выходное устройство.
2. Влагомср о и. 1, отличающийся тем, что, с целью получения требуемого характера зависимости выходного сигнала от измеряемой влажности, и-/-р4-п-структура аттенюатора выполнена смещаемой относительно геомстрических осей волновода.
3. Влагомер по:i. 1, от.гичаюигийся тем, что, с целью уменьшения погрешностей от влпяшгя мешающих факторов, выходное устройство снабжено дополнительными входами для подачи формируемых, например, вычислительнымп блоками сигналов.
315996
-" jH
JE кУ i
1
1а
1 !
1
I
1
Составитель Е. Блохина
Редактор С. И. Хейфиц Техред А. А. Камышникова Корректор T. Бабакина
Заказ 3050/3 Изд. № 1276 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров CCCP
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
