Электрический способ определения влажности непроводящих материалов и устройство для осуществления этого способа Советский патент 1957 года по МПК G01N19/10 G01N27/72 

В технике измерения влажности электрическими методами наибольшее распространение получили датчики проводимости и емкости, действие которых основано на увеличении удельной проводимости и диэлектрической проницаемости S материала при возрастании влажности.

Достоинством емкостных датчи-ков является возможность отказаться от непосредственного соприкосновения электродов с материалом, что приводит к исключению ряда погреп1ностей. Однако чувствительность емкостных датчиков незначительна. Более чувствительны датчики проводимости, но их применение ограничено из-за невозможности избавиться от погрешностей, обусловленных соприкосновением электродов с материалом.

В основу предлагаемого электрического способа определения влажности непроводящих материалов, при котором испытуемый материал облучается потоком электромагнитной энергии, положено

то обстоятельство, что эти материалы имеют сравнительно небольшой коэффициент отражения электромагнитной волны и что, следовательно, по ингенсивности прошедшего через него излучения можно судить о затухании, являющемся мерой влажности.

Величина сигнала Е, пропледшего через испытуемый материал и воспринимаемого приемником, связана с напряженностью /:« электрического поля в материале на границе раздела между ним и средой, через когорую распространяется излучение от передатчика, зависимостью .

/a-s-tg

tgS.d

,е

где: Л - коэффициент,

f -частота,

;j. и г-магнитная и, соответственно, диэлектрическая проницаемость материала,

tgS-угол потерь, d -толщина материала. Так как в это.м выражении в показателе степени е стоит произведение -j/s -tgS, a с ростом

влажности увеличивается значение как относительной диэлектрической проницаемости, так и тангенса угла потерь, который прямо пропорционален проводимости, то предлагаемый способ как бы соединяет воедино способы,использующие датчики проводимости и емкости.

Для обеспечения наивысшей чувствительности предлагаемого способа необходимо подобрать такую частоту f, при которой значения е и tgS материала наиболее сильно зависят от влажности. Так как наиболее сильное поглощение потока электромагнитной энергии „свободной водой, присутствующей в материале, наблюдается при частоте, соответствующей максимальной поглощательвой способности воды, а рассмотрение частотной зависимости г и tgS воды показывает, что эта частота соответствует д.аинам волн сантиметрового диапазона (оптимум при длине волны ,7 см), то при осуш ествлении предлагаемого способа для облучения испытуемого материала используется направленный поток электромагнитной энергии сантиметрового диапазона.

Указанный поток электромагнитной энергии создается антенной направленного действия, например.

рупором, получающим питание от отражательного клистрона. По другую сторону от испытуемого материала помещается такая же приемная антенна, заканчивающаяся кристаллическим детектором, непосредственно подключенным к измерительному прибору.

Предмет изобретения

1.Электрический способ определения влажности непроводящих материалов, отличающийся тем, что испытуемый материал облучают направленным потоком электромагнитной энергии сантиметрового диапазона, и по интенсивности прошедшего через него излучения судят о затухании, являющемся мерой влажности.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что оно состоит из двуд расположенных iro обе стороны от исследуемого материала антенн направленного действия сантиметрового диапазона, например рупоров, одна из которых-передающая -питается от отражательного клистрона, а вторая-приемная- заканчивается кристаллическим детектором, непосредственно подключенным к измерительному прибору.