Сверхвысокочастотный датчик для измерения процентного содержания одного из компонентов смесей Советский патент 1983 года по МПК G01N22/00 

1

Изобретение относится к устройствам измерения материалов на сверХ высоких частотах СВЧ) и может использоваться, например, для измерения параметров диэлектриков.

Известен СВЧ-датчик для измерения процентного содержания одного из компонентов смесей, содержащий отрезок прямоугольного волновода и измерительные ячейки дня эталонной и исследуемой смесей СООднако известный СВЧ-датчик имеет невысокую точность.

Целью изобретения является повышение точности.i

Цель достигается тем, что в СВЧдатчике для измерения процентного содержания одного из компонентов смесей, содержащем отрезок прямо . угольного волновода и измерительные ячейки для эталонной и исследуемой смесей, отрезок прямоугольного волновода выполнен многомодовым, а к

одной из его широких стенок подсоединены отрезки одномодовых волноводов, в одном из которых установлена поглощающая нагрузка, а в другом детектор, при этом измерительные ячейки разме4ены внутри отрезка прямоугольного волновода.

На чертеже представлен предлагаемый СВЧ-датчик, общий вид.

СВЧ-датчик для измерения процент10ного содержания одного из компонентов смесей содержит отрезок 1 прямоугольного многомодового волновода, измерительные ячейки 2 для эталонной j и исследуемой смесей, размещенные внутри него, отрезки 3 и одномодовых волноводов, в одном из которых (3) установлена поглощающая нагрузка 5, а в другом (4) - детектор 6.

20

Отрезки 3 и одномодовых волнов1одов подсоединены к одной из широких стенок отрезка 1 прямоугольного волновода посредством продольных щелей 7 и 8 (плавный волноводный пере ,ход) и 9 (согласованная нагрузка). Предлагаемый СВЧ-датчик работает следующим образом. Через плавный волноводиый переход 8 отрезок прямоугольного многомодово го волновода возбуждается на основной волне Н(з . Продольные щели 7, прорезанные посредине отрезков 3 и 4 одномодовых волноводов не оказывают влияния на волну Hjp , так как у этой волны по центру широкой стенки нет поперемных токов. В месте расположения измерительных ячеек 2 волна частично поглощается , частично отражается, частично проходит к согласованной нагрузке 9Отраженная волна через плавный волноводный переход 8 возвращается обратно в одномодовый волновод, где поглощается, например, с помощью фер ритового вентиля {не показан. Из-за различия электромагнитных характеристик эталонной и измеряемой смесей, находящихся в измерительных ячейках 2, в месте расположения послацних возбуждаются волны H-j , одна из которых распространяется в сторон плавного волноводного перехода 8, а другая - в сторону согласованной нагрузки 9- При этом амплитуда волн HXOJ распространяющейся в сторону плавного волноводного перехода 8, определяется отличием парциальных коэффициентов отражения от эталонной и исследуемых смесей, а прошедшей - отличием.коэффициентов прохождения. С помощью продольных щелей 7 волной Н2.О возбуждаются отрезки 4 и 3 одномодовых волноводов, в которых установлены соответственно поглощающая нагрузка 5 и детектор 6, Таким образом продольные щели 7 с отрезками 3 и 4 одномодовых вол26новодов являются согласованными нагрузками для волны и устраняют отражения от концов отрезка 1 прямоугольного многомодового волновода. В предлагаемом СВЧ-датмике при одинаковых параметрах исследуемой и эталонной смесей легко достижима развязка О Б и более отрезков 3 и f одномодовых волноводов относительно волны Н в отрезке 1 прямоугольного волновода. Это позволяет увеличить чувствительность и точность измерений. Кроме того, при необходимости можно проводить измерения одповременно по прошедшей и отраженной волнам Н Формула изобретения Сверхвысокочастотный датчик для измерения процентного содержания одного из компонентов смесей, содержащий отрезок прямоугольного волновода и измерительные ячейки для эталонной и исследуемой смесей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, отрезок прямоугольного волновода выполнен многомодовым, а к одной из его широких стенок подсоединены отрезки одномодовых волноводов, в одном из которых установлена поглощающая нагрузка, а в другом - детектор, при этом измерительные ячейки размещены внутри отрезка прямоугольного волновода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Брандт А.А.. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М,, Физматгиз, 19бЗ, c.23