Автоматический СВЧ влагомер Советский патент 1987 года по МПК G01N22/04 

детектор 8 поступает сигнал ИК, либо сигнал ОК, ослабленньй управляемым аттенюатором 6. Амплитуда переменного сигнала на выходе детектора 8 пропорцио,нальна величине рассогласования ИК и ОК по ослаблению,

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности материалов, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где влажность 5 является важным технологическим параметром.

Цель изобретения - повышение точности при .измерении влажности твердых дисперсных материалов путем обеспечения постоянства их плотности в кювете.

На чертеже изображена структурная электрическая схема автоматического СВЧ-влагомера.15

Автоматический СВЧ-влагомер содержит СВЧ-генератор 1, делитель 2 мощности, передающую антенну 3, кювету 4 для размещения исследуемого- материала, приемную антенну 5, управляемый 20 аттенюатор 6, индикатор 7, детектор 8, первый усилитель 9, коммутатор 10, перемножитель 11, генератор 12 тока, второй усилитель 13, накопительный конденсатор 14, низкочастотный генера- тор 15, общую шину 16, электродвигатель 17, электромагнитную муфту 18, зубчатую передачу 19, ходовой винт 20, крьппку 21, пусковую кнопку 22, реле 23 времени и кнопку 24 Реверс.30

Автоматический СВЧ-влагомер тает следующим образом.

При нажатии пусковой кнопки 22 включается электродвигатель 17 и реле 23 времени. Через заданный проме- жуток времени включает электромагнитную муфту 18, которая передает момент вращения с электродвигателя 17 на зубчатую передачу 19, ведомое колесо которого с помощью ходового винта 20 превращает вращательное движение вала электродвигателя 17 в поступательное движение поршня, которьй, перемещаясь в кювете 4, уплотняет образец.

40

а фаза определяется знаком рассогла-1 сования. С помощью усилителя 13 формируется сигнал управления управляе- ,мым аттенюатором 6, зависящий от влажности образца и фиксируемый индикатором 7. 1 ил.

При равенстве давлений образца и поршня электромагнитная муфта 18 начинает проскальзывать, перемещение . крьштки 21 прекращается. Так как пере- дающий момент электромагнитной муфты 18 постоянный, то образец каждый раз уплотняется постоянным усилием. Таким образом, за счет изменения упругих сил при изменении влажности, образец хлопка уплотняется так, что для каждого значения влажности соответствует определенное значение плотности, что учитывается при калибровке устройства. При этом эмпирическая связь влажности W и плотности р имеет вид р 40 + 0,05 1 + W, где 1 - высота слоя хлопка. Затем реле 23 времени отключает электромагнитную муфту 18, электродвигатель 17 и включает СВЧ-генератор 1.

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 5 и передающей 3 антеннами, а в опорном канале мощность ослабляется управляемым аттенюатором 6. Коммутатор 10 подключает ко входу детектора 8 поочередно выходы измерительного и опорного каналов. Коммутатор 10 управляется низкочастотным сигналом частотой F, вырабатьшаемым 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 0°и или 180° относительно фазы колебаний.

управляющих переключением коммутатора 10 и определяется знаком рассогласования каналов по ослаблению. Колебания с выхода-детектора 8 после усиления первым усилителем 9 поступают на перемножитель 11. На второ.й вход перемножителя 11. поступает низкочастотное колебание частоты F с низкочастотного генератора 15. Напряжение на выходе перемножителя 11 пропорционально амплитуде колебаний с выхода первого усилителя 9, а полярность определяется их фазой относительно фазы колебаний низкочастотного генератора 15. Выходное напряжение перемножителя 11 управляет генератором 1 тока, которьй заряжает или разряжает накопительный конденсатор 14.

Скорость и знак изменения напряжения на накопительном конденсаторе 14 определяется амплитудой и фазой колебаний с выхода детектора.8, а стало быть величиной и знаком рассогласования каналов по ослаблению СВЧ-мощности. Напряжение на накопительном конденсаторе 14 через второй усилитель 13 управляет управляемым аттенюатором 6.

Сигнал, управляющий управляемым аттенюатором 6, отображается индикатором 7. Показания индикатора 7 пропорциональны ослаблению управляемого аттенюатора бив установивщемся режиме находятся в прямой зависимости от влажности исследуемого материала. Напряжение на накопительном конденсаторе 14 изменяется до тех пор, пока ослабление СВЧ-мощности в опорном канале не сравняется с ослаблением в измерительном канале.

Для выгрузки образца необходимо нажать кнопку 24 Реверс, которая . включает электродвигатель 17 на реверс, и электромагнитную муфту 1В. При этом поршень перемещается в обратном направлении и выходит из кюветы 4.

Редактор А. Ревин

Составитель Ю. Мамонтов

Техред И.Попович Корректор Н. Король

Заказ 7892/38 Тираж 799Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый автоматический СВЧ-влагомер по сравнению с известными обеспечивает повышение точности из-мерения влажности твердых дисперсных материалов и исключает необходимость предварительного взвешивания образца (за счет получения постоянной плотности образца в измеряемом объеме).

10

5

0

5

0

5

0

5

Формула и.3 обретения

Автоматический СВЧ-влагомер, содержащий СВЧ-генератор, соединенный с входом делителя мощности, к первому выходу которого последовательно подсоединены передающая антенна, кювета с крышкой для размещения исследуемого материала и приемная антенна, а к второму выходу - управляемый аттенюатор, выходы управляемого аттенюатора и приемной антенны подсоединены соответственно к входам коммутатора, к вьгходу которого последовательно подключены детектор, первый усилитель, перемножитель, генератор тока, между выходом которого и общей шиной включен накопительный конденсатор, второй усилитель и индикатор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, низкочастотный генератор, выход которого подсоединен к управляющему входу коммутатора и второму входу перемножителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении влажности твердых дисперсных материалов путем обеспечения постоянства их плотности в кювете, в него введен электродвигатель, соединенный через введенную электромагнитную муфту с введенной зубчатой, передачей, ведомое колесо которой соединено с введенным ходовым винтом, к которому жестко прикреплена крьппка кюветы.

Изобретение обеспечивает повышение точности при измерении влажности твердых дисперсных материалов путем обеспечения постоянства их плотности в кювете. При нажатии пус- . ковой кнопки 22 с помощью электродвигателя 17, реле времени 23, электромагнитной муфты 18, зубчатой передачи 19, ходового винта 20 и крьпп- ки 21 осуществляется уплотнение образца, помещаемого в кювете 4. При равенстве давлений образца и поршня перемещение крышки 21 прекращается. По сигналу реле времени 23 выключа- ютбя электродвигатель 17 и электромагнитная муфта 18 и включается СВЧ-генератор 1. Сигнал СВЧ-генера- тора 1 делится делителем 2 мощности и поступает в опорный и измерительный каналы (ОК, Ик). В ИК сигнал излучается передгиощей антенной 3, ослабляется в исследуемом материале и принимается приемной антенной 5. Через коммутатор 10, управляемый низкочастотным генератором 15, на (Л to со СП