Автоматический СВЧ-влагомер Советский патент 1985 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к технике измеренш на СВЧ и может использоваться при контроле влажности хлопкасырца и продуктов его пе реработки

Известен СВ 1 влаг-омер, содержащий генератор, делитель м..-1цности5 к од1ому плечу которого подк1почен измерительный капал, содержащий амплитудньм и фгзов1 тй модуляторы приемиую и передающую антенны, между которыми располагают исследуемый материал, к другому плечу делителя мощности подкхпочон опорньп( канал, выход;ы иямер тел5-)11ого и опорного каналов подключены к сг--;еси С;ля, выход смесителя подключен к входу избирательного усилителя, к выходу которого подключен фазо.вьш детектор, а также иьгчислитольное уст|)ойсгпо и 1-гчдикатор 1 j ,

Иед.остатком (ВЧ вл;;:го мера 5твлкется то. что Блажности исследуемого материала проичзодится по од;иому пapa(тpy - iiojib фяциепту осгшбления aMnjn-iryjyj выхо; лого сигна.::а-, ч7(; приводит к С и-{жснию т-очнпсг; Ff3MepenHi:i и сужает ;tMaпаяо- измерения 1 лажности.

Наиболее бл тзким тсхпическ п- ;эешением к изобретея;1ю KBJIRCTCH ajiTOматический ( 1омер , содержа щ-)й СБЧ--геггератор J к ,ду которого пог1тедова TeJihHt) иодссединень; перво Й /leлнтель мощгости,, чор-ллй лмплиту;ь;,;::

модулятор, управляющий ТзХОД КОТСТрОГО

подключен: к выходу гервого геле:);;тора низкой часто : ::., переда о;ная аптекьга,,, кювета для паз 4еп1ел ;я тсслсдуемого матер :(йла и приемная ашчмг-на, 3bixo/T соторой сос 1инер с nej:v вьум пхо.дом ггелитгля мощности, между :еторь№ч вмхопом первото делителя i-ioin,KocTii к вторл HTopoio делггге ля мощности зключсл; вто;х)й амгл;{т ///ный модулят;р, упрарляютдий вход f-o

торого юдключеч к второго генератора лизкой частоты, смеситель, к выхэду ко орозо паралле г;,но под;слгсп ечы пеивый,, второй и ч етий избират1лы ые усилИгели,. соединенньге выход;гки с соответстГующими входами вычислителя влажкоспт, к выходу К(5Г01:)О1о подключен иг)д.тп ;з-тор

Однако известный автс матическ11й СВЧ-влагомер не обеспечи;1ает ичме-рекие влажнг)сти с высокой гочнсм--тью.

liejib изобретения - повышение точности ,

Для достижения поставленной цели Б автоматичееком СВЧ-влагомере, содержащем СВЧ-генератор, к выходу которого п(5следонательно подсоединены первый д елитель мощности, первый амплитудчный модулятор, упратзляющий вход которого подключен к выход riepBoro генератора низкой частоты, передающая антенна, кювеч а juuразмещения исследуемогс материала и приемная антенна, выход которой соелинен с первым вход(зм второго де,1гителя мощности,, между вторым выxo/ioH первого делителя мощности и втор входом второго де,аителя мощности включен второй ЛМ ЛИТУДНЫЙ МОДУ: ЯТОр,

управляющш; вхо/t котор(зго подключен к выходу второго енераргора ни кой часто7Ь, смесите.аь. к выходу которого параллельно иодключеи, первый,, тг орой и тре: РСй избгграте;тьпые уеплители, соединенные выходами с cooтБeтeтвyющ ши входами вь чис:ипеля влажности, к выхг)ду котопого подключет , РЬ(ходом второго делитс.пя мощгюстт; и пхолог-; смег:;гг; ля пк;1ючен э.1ектр тчес1С.п .тчавляемый аттенюатор J а между ыходок сг;ееителя i управляюудп- входом злекгрИ ески управляемого ат1чч1юам)а )следовател ьно включеко: ичтст :i ,|П1фференг,.иальпь1Й уси.::кте:и-, Ч;)Ь|у ВХОДУ KOToiJOTO гюд1;лючен ччк опорн(31о ситчала.

ЗчагоЬ5ер сг;д

ержит СВЧ-г ;;иерпт6р ггерньй амплитуд чьи модулятор 2, перВ1-1Й енерочор 3

;:изкой частот;--., передающую антенну Ч- кювету 3 .чля раз - мeiuefiия, исслед ьштериала „ приCMtiyKi антенну 6 . второй делитель 7 и амплитуднЬ1Й модуляМ(М:П ОС:Ч; ,. ЯГОрО

тор 8, 1: торой енсратор 9 низкой t4Tb 10, пер15Ь)й, вточастоты, смесит рой и ретий ii:t бир а т ел ьны е у-о ли т ели 11-13, йл,1 дител:ь 14 влажн(;сти.

-ндикат(1р 1Ь , - лектричееки уг;ргз,ляе16, интегра гор 17% ди м ьц i а т : е н ю а т о р фер ет. ц VI а.ч ь н ,тй си.пггель 18, источник 19 опорного сиг нала и первый делит ель 20 MOiiHJocT 1-1, Влагомер раб отяе1 следующим обра3 ом.

3

Сверхвысокочастотные колебания с выхода CB I-генератора 1 проходят в опорный и измерительный канало, в которых с помощью первого и второго амплитудных модуляторов 2 и 8 модулируются по амплитуде частотами СО, и СО с первого и второго генераторов 3 и 9 низкой частоты. Сигнал, модулированный по амплитуде частотой G)( , после прохождения через исследуемьм материал подается с помощью второго делителя 7 мощности через электрически управляемый аттенюатор 16 на вход смесителя 10, в котором смешивается с сигналом опорного канала, промодулированным амплитуде частотой cOg.

Сигнал на выходе измерительного канала равен

ll, U Umi-5ina),tbiniWot + Cf,) .,

где и, - амплитуда СВЧ-сигнала на выходе измерительного канала:

m, - коэффициент модуляции перво го амплитудного модулятора 2;

COg - частота СВЧ-колебаний; Q, - сдвиг фаз после прохождения через исследуемый материал.

Сигнал на выходе опорного канала U2 равен

( lwot + ) ,

где (j амплитуда СВЧ-сигнала на

выходе опорного канала;. Шп- коэффициент модуляции второго амплитудного модуля- тора 8;

сдвиг фазы в опорном канале .

С выхода смесителя 10 сигнал поступает чер-ез интегратор 17 на второй вход дифференциального усилителя 18 и сравнивается с опорным напряжением, поданным на первый вход-дифференциального усилителя 18 с выхода источника 19 опорного напряжения. Вели чина опорного напряжения задается равной уровню сигнала на выходе смесителя 10 при подаче на его вход СВЧ мощности, не. превышающей 100 мкВт с целью вывода смесителя 10 на квадратичный участок характеристики. С выхода дифференциального усилителя 18 сигнал подается

49.4

на вход электрически перестраиваемо о аттенюатора 16 и изменяет величину затухания таким образом, чтобы уровень СВЧ-мощности сигнала поступающего на вход смесителя 10, не превышай 100 мкВт.

С выхода смесителя 10 сигнал, содержащий частоты со,, со 2 и со - со на входы первого, второго и третьего избирательных усилителей 11-13.

Каждьм из избирательных усилителей 11-13 выделяет составляющую с одной частотой -О, СО либо СО,-СО .

Сигналы с выходов первого, второго и третьего . избирательных, усилителей 11-13 поступают на вход вычислителя 14, в котором осуществляется вычисление затухания А и фазы СВЧ-колебаний. Влажность ц исследуемого материала

A-g - Ф-az

W Pla.-ajl- tovci l

где , а и а - коэффициенты, определяемые экспериментально путем измерения коэффициента ослабления и фазового сдвига, вносимых материалами с известной плотностью

и влажностью и постоянной TOJЩИHOЙ

слоя.

(О

и

tm

;

7 .m

I (- 1 2i где Up н Up определяются по разност

сигналов с выходов первого, второго и третьего избирательных усилителей 11-13U(p Фз именно:

,.N(Pl.a,

,-2(, M(P). Р C{,-qj arcco5(q,-q-j)rarc соб

где и р определяется как отношение Уф,)

Нз

uV

Л

р

а-и

г

При достижении затуханием в измерительном канале определенного значения А вычислитель 14 отмечает сдвиг по фазе 2. При большом затухании вычислитель 14 может зафиксировать сдвиг фазы несколько раз., Это исключает неоднозначность в определении фаз.

S 11491496

Включение электрически порегграи--теля 10. Эт позволяет г;ри любой

ваемого аттенюатора 16 на выходе гмр-) мощносгги СВЧ-крлебант-й подсителя 10 дает возможность не ограннчн-держиват смеситель 10 на квадратичвать входную мощность СВЧ-колебаний,ном участке его характеристики, что

а автоматически регулировать ее веди-5 обеспечивает измерение влажьк сти в

чину непосредстверпю на входе смеси-области больших затуха1;ий.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СВЧ-ВЛАГОМЕР, содержащий СВЧ-генератор, к выходу которого последовательно подсоединены первый делитель мощности, первый амплитудный модулятор, управляющий вход которого подключен к выходу первого генератора низкой частоты, передающая антенна, кювета для размещения исследуемого материала и приемная антенна, выход Которой соеI П -::-: . .-.: ЛЗ/ динен с первым входом второго делителя мощности, между вторым выходом первого делителя мощности и вторым входом второго делителя мощности включен второй амплитудный модулятор, управляющий вход которого подключен к выходу второго генератора низкой частоты, смеситель, к выходу кгторого параллельно подключены первый, второй и третий избирательные усилители, соединенные выходами с соответствующими входами вычислителя влажности, к выходу которого подключен индикатор, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния точности, между выходом второго делителя мощности и входом смесителя (Л включен электрически управляемый аттенюатор, а между выходом смеситес: ля и управляющим входом электрически управляемого аттенюатора последовательно включены интегратор и дифференциальный усилитель, к опорному входу-которого подключен источник опорного сигнала. 4 ;о :о