Сверхвысокочастотное устройство для измерения влажности Советский патент 1986 года по МПК G01N22/04 

-

Изобретеьше относится к области СВЧ-влагометрии и может быть использовано для контроля влажности раз- личньк материалов, например тканей, бумажного полотна, пленок и т.д.

Известно сверхвысокочастотное устройство ДЛЯ; измерения влажности, которое содержит последовательно соединенные СВЧ-генератор, управля- емйй коаксиальный резонатор, СВЧ-де- тектор, избирательный усилитель, синхронный детектор, индикатор и генератор прямоугольных импульсов, соединенный также с управляющим входом синхронного детектбра и с управляемым коаксиальным резонатором непосредственно и через формировател пилообразных импульсов.

Генератор прямоугольных импульсов осуществляет поочередное открывание окон связи управляемого резонатора, обеспечивая поочередное взаимодействие СВЧ-поля резонатора с эталонным и измеряемым образцами и через формирователь пилообразных им- пульсов линейно перестраивает собственную частоту резонатора на время его взаимодействия с образцами.

Известное устройство обладает низкой точностью измерений. Если индикатор откалиброван по эталонному образцу, то в условиях производства амплитуда сигналов от эталонного образца зависит от колебаний мощности СВЧггенератора, температурных и других изменений коэффициента передачи СВЧ-детектора, что приводит к значительным погрешностям при отсчете показаний влажности контролируе- . мого материала.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

Цель достигается тем, что в сверхвысокочастотное устройство для измерения влажности, которое содержит последовательно соединенные генератор, управляемый коаксиальный резонатор и первый детектор, генератор прямоугольных импульсов, выход которрго подключен к второму входу управляемого коаксиального резонатора непосредственно, а к третьему входу - через формирователь пилообразных импульсов, индикатор, введены последовательно соединенные усилитель с автоматической регулировкой усиления и первый ключ, а также последовательно, соединенные вто963 .

рой ключ, второй детектор и фильтр, выход которого соединен с входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, другой вход которого

соединен с выходом первого детектора, а его выход дополнительно соединен с вторым ключом, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, соединенного также с други м входом первого ключа, выход которого соединен с индикатором.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит генератор 1, управляемый коаксиальный резонатор 2, первый детектор 3, усилитель 4 с автоматической регулировкой усиления, первый ключ 5, индикатор 6, генератор 7 прямоугольных импульсов, формирователь 8 пилообразных импульсов 9, второй детектор 10 и фильтр 11.

Устройство работает следующим образом.

Резонатор 2 возбуждается генератором 1 . Ге нератор 7 прямоугольных импульсов, осуществляет поочередное открывание окон связи резонатора 2, обеспечивая поочередное взаимодействие СВЧ-поля резонатора с эталонным и измеряемым образцами. На время взаимодействия формирователь 8 линейно перестраивает собственную частоту резонатора 2, так, что в какой- то момент его собственная частота становится равной частоте генератора 1. В этот момент сигнал на выходе резонатора 2 пропорционален добротности резонатора, однозначно свяданной с влажностью подключаемых образцов. Этот сигнал поступает на детектор 3.

Так как в устройстве осуществляется поочередное взаимодействие

резонатора 2 с эталонным и измеряемым образцами, на выходе детектора 3 наблюдается последовательность ко- колообразных импульсов, амплитуда которых поочередно зависит от влажности эталонного и измеряемого образцов. Про ходя усилитель А они поступают на входы ключей 5 и 9, которые включаются от генератора 7 поочередно так, что на выход ключа 5 проходят только импульсы от измеряемого образца, а на выход ключа 9 - только импульсы от эталонного образца. Импульсы с выхода ключа 9 поступают

на детектор 10 и далее на фильтр 11, на выходе которого снимается напряжение, пропорциональное амплиту де импульсов от эталонного образца. Так как это напряжение поступает на вход усилителя 4 для управления его коэффициентом усиления, то амплитуда импульсов от эталонного об- раэца на выходе усилителя 4 всегда будет постоянной независимо от колебаний мощности генератора I, коэффициента передачи детектора 3 и пропорциональной влажности эталонного образца, а его коэффициент усиления будет обратно пропорционален амплитуде импульсов от эталонного образца на входе усилителя 4. А так как «iepes усилитель 4 в следующие моменты времени проходят импульсы от измеряемого образца, то их амплитуда на выходе усилителя 4 будет пропорциональна отношению влажности измеряемого образца к влажности эталонного образца. Это отношение не зависит от колебаний уровня генератора

1, коэффициента передачи детектора 3 и т. д. Через ключ 5 на индикатор 6 поступают только импульсы от измеряемого образца.

Если индикатор 6 откалибровать по эталонному образцу, то становится

Редактор Т.Кугрьшева

Составитель И.Белякова

Техред В.Кадар Корректор Е.Сирохман

Заказ 1317/52 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

15

19963

возможным .непосредствен11ый отсчет влажности измеряемого образца.

Формула изобретения

Сверхвысокочастотное устройство для измерения влажности, содерж ицее последовательно соединенные генератор, управляемый коаксиальный резонатор и первый детектор, геиератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к второму входу управляемого коаксиального резонатора непосредственно, а к третьему входу - через формирователь пилообразных импульсов, индикатор, о т л и- ч ающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него , введены последовательно соединенные усилитель с автоматической регулировкой усиления и первый ключ, а также последовательно соединенные второй ключ, второй детектор и фильтр, выход которого соединен с входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, другой вход которого соединен с выходом первого детектора, а его выход дополнительно соединен с вторым ключом, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, соеди- 30 ненного также с другим входом первого ключа, выход которого соединен с индикатором.

20

25

Изобретение относится к области СВЧ-влагометрии. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит генератор 1, управляемый коаксиальный резонатор 2, два детектора 3 и 10 усилитель 4 с автоматизированной ре гулирЬвтсой-усиления (АРУ), два ключа 5 и 9, индикатор 6, генератор 7 прямоугольных импульсов, формирователь 8 пилообразных импульсов, фильтр 11. Осуществляется поочередное взаимодействие резонатора 2 с эталонным образцом (ЭО) и измеряемым образцом, (ИО) и на выходе детектора 3 наблюдается последовательность импульсов, амплитуда которых зависит от влажности ЭО и ИО. Через усилитель 4 они поступают на ключи 5 и 9, которые включаются от генератора 7 так, что на выход ключа 5 проходят импульсы от ИО, а на выход ключа 9 - от ЭО. Амплитуда импульсов от ЭО на выходе усилителя 4 будет постоянна и пропорциональна влажности ЭО. Амплитуда импульсов от ИО на выходе усилителя 4 пропорциональна отношению влажности ИО к влажности ЭО. Если индикатор 6 отка- либровать по ЭО, возможен непосредственный отсчет влажности ОИ. Цель достигается введением усилителя 4, ключей 5,9, детектора 10, фильтра П. 1 ил.