Автоматический СВЧ влагомер Советский патент 1985 года по МПК G01N22/04 

Изобретение относится к измерителыой технике, в частности к изме рению влажности материалов, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где влажность является важным технологическим параметром. Известен автоматический СВЧ-влагомер, содержащий.излучающую антенну, включенную в цепь генератора СВ опорную ветвь с первой детекторной секцией, подключенной к первому вхо ду блока сравнения, приемную антенну, подключенную на вход уравновешивающего аттенюатора, выход которо го через детекторную секцию соедине со вторым входом блока сравнения, выход блока сравнения через выходное устройство соединен с управляю1цим входом уравновешивающего аттенюатора 1 . Недостатком этогоавтоматическог СВЧ-влагомера является применение двух детекторных секций, что привод к уменьшению точности измерений, в частности, из-за различающихся температурных характеристик. Кроме того, для обеспечения широкого диапаз на измерения влажности, приходится работать при низких уровнях рабочег сигнала, сравнимых с уровнем собственных шумов усилителя, что также уменьшает точность измерений. Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоматический СВЧ-благомер, содержащий СВЧ-генератор, соединенный с входом делителя мощности, к первому выходу которого последовательно подсоедине ны передающая, антенна, кювета для размещения исследуемого материала а к второму выи приемная антенна, ходу - управляемый аттенюатор, а же индикатор и последовательно сое.диненные детектор и первьй усилитель 2j . Однако этот автоматический СВЧ-в гомер имеет большую погрешность измерений из-за влияния собственных шумов детекторов и усилителей, что ограничивает точность и диапазон измерения влажности. Цель изобретения - повышение точ ности и расширение диапазона измерений. Цель достигается тем, что автома тический СВЧ-влагомер, содержащий СВЧ-генератор, соединенный с входом 7i делителя мощности, к первому выходу которого последовательно подсоединены передающая антенна, кювета для размещения исследуемого материала и приемная антенна, а к второму выходу - управляемый аттенюатор, а также индикатор и последовательно соединенные детектор и первьй усилитель, выходы управляемого аттенюатора и приемной антенны соединены с входами введенного коммутатора, между выходом первого усилителя и входом индикатора последовательно включены перемножитель, генератор тока и второй усилитель, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, между входом генератора тока и общей шиной включен накопительный конденсатор, а управляющий вход коммутатора и второй вход перемножителя подсоединены к выходу введенного низкочастотного генератора. На чертеже представлена структурная электрическая схема автоматического СВЧ-влагомера. Автоматический СВЧ-влагомер, содержит СВЧ-генератор t, делитель 2 мощности, передающую антенну 3, кю/вету 4 для размещения исследуемого материала, приемную антенну 5, управляемый аттенюатор 6, индикатор 7, детектор 8, первьй усилитель 9, коммутатор 10, перемножитель 11, генератор 12 тока, второй усилитель 13, накопительный конденсатор 14, низкочастотный генератор 15, общую шину 16. Автоматический СВЧ-влагомер работает следуннцим образом. Поступающий с СВЧ-генератора 1 сигнал сверхвысокой частоты делится в делителе 2 мощности между опорным и измерительным каналами. В измерительном канале мощность сигнала ослабляется в исследуемом материале, помещенном между приемной и передающей антеннами 5 и 3, а в опорном канале мощность ослабляется управляемым аттенюатором 6. Коммутатор 10 подключает к входу детектора 8 поочередно выходы измерительйЬго и опорного каналов. Коммутатор 10 управляется низкочастотным сигналом частотой F, вырабатываемым низкочастотным генератором 15. Переменная составляющая сигнала на выходе детектора 8 представляет собой прямоугольные колебания часто ты F, амплитуда которых пропорциональна величине рассогласования измерительного и опорного каналов по ослаблению, а фаза принимает значения О или 180 относительно фазы ко лебаний, управляющих переключением коммутатора 10 и определяется знако рассогласования каналов по ослаблению. Колебания с выхода детектора 8 после усиления первьм усилителем 9 поступают на перемножитель 11. На второй вход перемножителя 11 поступает низкочастотное колебание часто ты F с низкочастотного генератора 1 Напряжение на выходе перемножителя 11 пропорционально амплитуде колебаций с выхода первого усилителя а полярность определяется их фазой относительно фазы колебаний низкочастотного генератора 15. Выходное напряжение перемножителя 11 управля . ет генератором тока, .который заряжает или разряжает накопительный конденсатор 14. Скорость и знак изменения напряжения на накопительном конденсаторе 14 определяются амплитудой и фазой колебания с выхода детектора 8, следовательно величиной и знаком рассогласования каналов по ослаблению СВЧ-мощности. Нап ряжение на накопительном конденсаторе 14 через второй усилитель 13 управляет управляемым аттенюатором 6. Сигнал, управляющий управляе мым аттенюатором 6, отображается индикатором 7. Показания индикатора 7 пропорциональны ослаблению уп87 .равляемого ат генюатора бив установившемся режиме находятся в прямой зависимости от влажности исследуемого материала. Напряжение на накопительном конденсаторе .14 изменяется до тех пор, пока ослабление СВЧмощности в йпорном канале не сравняется с ослаблением в измерительном канале. Время установления paajioBeсия схемы определяется постоянной времени заряда-разряда накопительного конденсатора 14 через генератор 12 тока и входную цепь второго усилителя 13. Предлагаемый СВЧ-влагомер обеспечивает повьшение точности измерений из-за усреднения , возникающих в схеме. Усреднение происходит на накопительном конденсаторе 14. Так, при постоянной времени заряда-разряда накопительного конденсатора 14, равной 0,5 с, и частоте переключения коммутатора 10 кГц усреднение производится за несколько тысяч переключений каналов. Благодаря усреднению шумов расширился диапазон измерения влажности, так как схема устойчиво работает при более слабых сигналах на выходе детектора 8. I Погрешность измерения ослабления СВЧ-энергии данным автоматическим СВЧ-влагомером в диапазоне 0-63 дБ составляет 0,5 дБ или в пересчете на погрешность измерения влажности составляет 0,3 абс.% в диапазоне измерения влажности хлопковых семян 5-35%.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СВЧ-ВЛАГОМЕР, .(этдержащи СВЧ-генератрр, соединенный с входом делителя мощности, к первому выходу которого последовательно 1К)дсоединены передающая антенна, кю- вета для размещения исследуемого материала и приемная антенна, а к второму вькоду - управляемый аттенюатор, а также индикатор и последовательно соединенные детектор и первый усилитель, отлич,ающий с.я тем, что, с целью повышения его точности и расширения диапазона измерений, выходы управляемого аттенюатора и приемной антенны соединены с входами введенного коммутатора, между выходом первого усилителя и входом индикатора последовательно включены перемножитель, генератор Тока и второй усилитель, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, между входом генератора тока и общей шиной (Л включен накопительный конденсатор, с а управляющий вход коммутатора и второй вход перемножителя подсоединены к выходу введенного низкочастотного генератора.. 4i О) 01 00 HI