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

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности мате-, риалов, например хлопка-сырка и продуктов его переработки.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет ликвидации селективной помехи.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема автоматического СВЧ-в.лагомера; на фиг. 2 - диаграммы поясняющие его работу.

Автоматический СВЧ-влагомер содержит СВЧ-генератор 1, делитель 2 мощности, измерительный канал, содержащий датчик 3,первый модулятор 4, опорный канал, образованный уравновешивающим аттенюатором 5, вторым модулятором 6, сумматор 7, детектор 8, усилитель 9, первый ключ 10, интегратор 11, блок 12 вычитания, второй.ключ 13, запоминающий блок 14 генератор 15 модулирующих импульсов, делитель 16 частоты, триггер 17, образующие блок 18 управления. I

Автоматический СВЧ-влагомер работает следующим образом.

СВЧ-колебания от СВЧ-генератора 1 которьй периодически включается по сигналу с выхода триггера 17, че- 2рез делитель 2 мощности подаются в измерительный и опорный каналы, которые поочередно запираются работающими в противофазе первым и вторым модуляторами 4 и 6 (фиг. 2а,б), управляемыми прямоугольными запирающими импульсами тока с генератора 15 модулирующих импульсов. При отсутствии запирающего прямоугольного импульса на управляющем входе первого модулятора 4 СВЧ-колебания от СВЧ-генератора 1 через делитель 2 мощности проходят через датчик 3 и первый модулятор 4 и поступают на сумматор 7. В этот полупериод запирающий прямоугольный импульс тока от генератора 15 модулирующих импульсов поступает .на второй вход второго модулятора 6 и запирает его. Во второй полупериод запирающий прямоугольный импульс тока с генератора модулирующих импульсов 15 поступает на управляющий вход первого модулятора 4 и запирает его. При этом СВЧ-колебания от СВЧ-генераторов 1 через делитель 2 мощности поступают на уравновещивающий аттенюатор 5 и через второй модулятор 6 поступают

на сумматор 7. С выхода сумматора 7 суммарный сигнал поступает на детектор 8. Если потери в измерительном канале не равны потерям в опорном канале, то на выходе детектора 8 выделяется напряжение, представляющее собой сумму шумового сигнала типа белого шума, селективной помехи и полезного сигнала ступенчатой формы (фиг. 2в). Усилитель 9 (селективный) вьщеляет переменную составляющую напряжения полезного сигнала и напряжение селективной помехи (фиг. 2г). Сигнал с усилителя 9 через первый ключ 10, открывающийся на время положительной полуволны синусоидального напряжения прямоугольным импульсом с генератора 15 модулированных импульсов, поступает на интегратор 11, на выходе которого выделя-. ется постоянное напряжение, пропорциональное сумме напряжений полезного сигнала с селективной помехой. С выхода интегратора 11 полученное суммарное напряжение поступает на первый вход блока 12 вычитания (фиг. 2з), на второй вход которого с аналогового запоминающего блока 14 поступает напряжение, равное напряжению селективной помехи (фиг. 2и). Это напряжение получается следующим образом. На вход дели теля 16 частоты, которьй одновременно является входом блока 18 управления, образованного делителем 16 частоты и триггером 17, с генератора 15 модулирующих импульсов с частотой ff. поступают импульсы. На выходе делителя 16 частоты получаются импульсы с частотой f(. и поступают на счетный вход триггера 17. Когда по сигналу с прямого выхода (а) триггера 17 выключается СВЧ-генератор 1, по.сигналу с инверсного выхода триггера 17 включается второй клкч 13 (фиг. 2д). При этом на выходе интегратора 11 имеется напряжение, пропорциональное напряжению, наводимомуот первого и второго модуляторов 4 и 6, т.е. селективной помехи. Это напряжение через второй ключ 13 поступает на запоминающий блок 14.

В момент включения СВЧ-генератора 1 по сигналу с блока 18, второй ключ 13 выключается (фиг, 2е,ж), Таким образом, напряжение селективной {помехи запоминается в запоминающем

блоке 14 на время работы СВЧ-генератора 1, т.е.. на время измерения влажности материала, помещенного в датчик 3. При выключении СВЧ-генератора 1 одновременно включается второй ключ 13 и на запоминающий блок 14 поступает опять напряжение селективной помехи, которое может изменяться во времени и при изменении температуры окружающей среды. Так как эти изменения происходят медленно, они не проявляются за короткое время измерения влажности материала.

Блок 12 вычитания вырабатывает ток управления уравновешивающим аттенюатором 5. Сила тока управления изменяется до тех пор, пока ослабление в измерительном и опорном каналах не становятся равными. При их равенстве переменная составляющая на вькоде усилителя 9 достигает минимального значения. Напряжение на выходе блока 12 вычитания и ток управления аттенюатором 5 перестают изменяться.

За счет запоминания селективной помехи непосредственно перед измерением влажности материала, что позволяет учесть температурный и временной дрейф этой помехи, и исключения ее в процессе измерения влажности, расширяется диапазон и точность измерения влажности.

Ui

8,Gd2

ПНП ПП

-uS.S

ПП Пя

ntji.ir

аш.ве-и

/

л

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СВЧ-ВЛАГОМЕР, содержащий СВЧ-генератор, соединенный с входом делителя мощности, к одному из выходов которого подсоединен уравновешивающий аттенюатор, а к другому - вход датчика, а также сумматор, к выходу которого последовательно подключены детектор и усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет ликвидации селективной помехи, введены первый модулятор, включенный между выходом датчика и первым входом сумматора, второй модулятор, включенный между выходом уравновешивающего аттенюатора и вторым входом сумматора, и генератор модулирующих импульсов, выход которого соединен с управляюш ти входами первого и второго модуляторов и введенного первого ключа, к выходу усилителя последовательно подключены первый ключ, интегратор и блок вычитания, выход которого является выходом автоматического СВЧ-влаI гомера и соединен с управляющим входом уравновешивающего аттенюатора, (Л между выходом интегратора и вторым входом блока вычитания включены последовательно второй ключ и запоминающий блок, к вькоду генератора модулирующих импульсов последовательно подключены делитель частоты и триггер, выход которого соединен с уп00 равляющим входом второго ключа эо и управляющим входом СВЧ - генератора.