Способ измерения влажности материалов и веществ Советский патент 1984 года по МПК G01N22/04 

О 00

| Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения фазовой задержки в тракте в частности для измерения влажности материалов по изменению скорости распространения электромагнитных колебаний СВЧ. Известен йпособ измерения влажнос ти материалов и веществ, основанный на измерении изменения фазы коэффициента передачи электромагнитных колебаний в СВЧ тракте при замене сухого материала на влажный М. Недостатком известного способа является неоднозначность определения фазы, если последняя превьшает 2Ji. Наиболее близким к изобретению является способ измерения влажности материалов и веществ, по которому фазовая задержка в исследуемом материале определяется на основании измерения разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, причем каналы имеют одинаковую геометрическую длину, а время прохождения волной тракта определяется по частоте следования импульсов с СВЧ заполнением, при ко торой импульс, прошедший через иссл дуемый материал, совпадает со следую щим входным импульсом по фазе СВЧ сигнала 2Lj Недостатком данного способа является необходимость зондирования ма,териала короткими СВЧ импульсами, что ведет к фазовым искажениям сигналов из-за относительно малой поло пропускания соответствующих трактов Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения влажности материалов и веществ, основанному на измерении разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину,.регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадения фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой индицируется следующее совпадение фаз на выходах канала с исследуемым материалом и Опорного канала, и по измеренному жачению F определяют дизлектричес71кую проницаемость исследуемого материала по формуле последующим определением влажности по известной зависимости между влажностью и f, где 3 - толщина исследуемого материала или вещества; С - скорость распространения волны в свободном пространстве. На чертеже приведена функциональная схема измерительной установки, реализующей предлагаемый способ. Измерительная установка содержит СВЧ генератор 1, блок 2 сдвига частоты, направленный ответвитель 3, излучающую антенну 4, исследуемый материал 5, приемную антенну 6, соединенную с Н(Е) плечом двойного волноводного тройника 7,линию 8 задержки, регулируемый аттенюатор 9, детекторные секции 10 и 11, дифференциальный усилитель 12, фильтр 13 нижних частот, индикатор 14, генератор 15 низкой частоты и цифровой частотомер 16. Устройство работает следующим образом. Сигнал СВЧ генератора 1 через блок 2 сдвига частоты и направленный ответвитель 3 поступает в излучающую антенну 4. Энергия, прошедшая исследуемый материал 5, принимается приемной антенной 6 и поступает в одно плечо двойного волноводного тройника 7, на другое плечо Kotoporo поступает СВЧ сигнал с вторичного тракта направленного ответвителя 3, энергия которого пропорциональна падающей волне СВЧ колебаний. По пути распространения сигнал ослабляется регулируемым аттенюатором 9 до уровня сигнала, принимаемого приемной антенной 6. Линия 8 задержки используется для выравнивания электрических длин . трактов. Частоту СВЧ генератора 1 регулируют до получения нулевых показаний индикатора 14. Затем на управляющий вход блока 2 сдвига частоты подают напряжение низкой частоты от генератора 15 низкой частоты и увеличивают частоту СВЧ колебаний до величины f + F, при которой наблюдается следующее нулевое показание индикатора 14, указывающее на то, что разность фаз

311

Колебаний в каналах увеличилась наИ (сигналы, поступающие с двух плеч Н и Е, на одной детекторной секции (10 или 11) ;кладь ваются, а на другой - вычитаются и, кроме того,в дифференциальном усилителе 12 осуществляется вычитание сигналов),

При равенстве геометрических длин каналов величины F и Jf связаны очевидным соотношением

3i Fd(Vg-i),

(2

Hife- -ГПолученная формула отличается от (1) коэффициентом 2 ввиду специфики

63714

использованной схемы с двойным Тмостом, в которой два последовательных замера соответствуют увеличению разности фаз только на 7г (а не 2у7). J Кроме того, с целью повьшения чувствительности на устройстве можно проводить измерения с калибровкой схемы по сухому материалу. Для этого вместо исследуемого материала в

0 устройство устанавливают сухой материал, а линию 8 задержки регулируют так, чтобы время задержки в ней равнялось бы времени задержки колебаний, прошедших через сухой материал,

5 Таким образом, способ измерения влажности материалов и веществ обеспечивает повышенную точность измерений.

S

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ВЕЩЕСТВ, основанный на измерении разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения, регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадения фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой индицируется следующее совпадение фаз на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, и по измеренному значению F определяют диэлектрическую проницаемость исследуемого материала по формуле (f с последукицим определением влажности по известной зависимости между влажностью и , где (Я - толщина исследуемого материала или вещества; С - скорость распространения волны в свободном пространстве.