Измеритель влажности Советский патент 1987 года по МПК G01N22/04 

ротность резонатора 8. Она измеряется по наклону фазочастотной х-ки резонатора 8. Для этого СВЧ-генератор 6 настраивается в резонанс с резонатором 8 с помощью петли фазовой автоподстройки tiacTOTbi (ФАПЧ) . Кроме того, с помощью ДЧ 11 и сумматора 5 вызывается девиация частоты генератора 6. Девиация частоты вызывает на выходе резонатора 8 девиацию фазы, пропорциональную наклону фазочастотной

Г

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема измерителя влажности; на фиг.2 - спектры сигналов.

Измеритель влажности содержит фазовращатель 1, ограничитель 2, фазовый детектор 3, фильтр 4 нижних частот, сумматор 5, СВЧ-генератор 6, направленный ответвитель 7, резонатор 8, СВЧ-детектор 9., низкочастотный генератор 10, делитель 11 частоты, синхронный детектор 12, регистратор 13, однополосный модулятор 14, полосовой фильтр 15, первый 16, второй 17 и третий 18 дополнительный делители частоты и дополнительный однополосный модулятор 19.

На фиг,2 изображены спектры следующих сигналов: й- на выходе резонатора 8; 5 - на выходе модулятора 14; 8 - на выходе второго модулятора 19, где сСц и с/з - коэффициенты передачи однополосным модулятором соответственно несущей и зеркальной боковой составляющей.

Измеритель влажности работает следующим образом.

Сигнал с выхода СВЧ-генератора 6 через направленный ответвитель 7 возбуждает открытьй резонатор 8, связанный с исследуемым материалом 20 по- .средством электромагнитного поля. В зависимости от влажности исследуемого материала 20 изменяется доброт- . кость резонатора 8. Таким образом, измеряя добротность резонатора 8, опх-ки резонатора 8, т.е. его добротности. Девиация частоты выделяется фазовым детектором 3 и поступает на регистратор 13. С помощью введенных блоков 15-19 устраняются погрешности, вызванные присутствием на выходе ОПМ 14, кроме полезного сигнала, сигналов на несушей и на зеркальной частотах. При этом полезньш сигнал на выходе СВЧ- детектора 9 сдвигается на частоту 3 . 1 ил.

ределяют влажность исследуемого материала 20.

Добротность резонатора 8 измеряется по наклону его фазочастотной ха- рактеристики, который пропорционален добротности. Для этого генератор 6 настраивается в резонанс с резонатором 8 с помощью петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ): с выхода

резонатора 8 сдвинутый по фазе (сдвиг пропорционален взаимной расстройке резонатора 8 и СВЧ-генератора 6) сигнал поступает на СВЧ-детектор 9, на другой вход которого поступает сигнал с направленного ответвителя 7, сдвинутый по частоте однополосным модулятором 14, вследствие чего на выходе СВЧ-детектора 9 появляется сигнал на частоте низкочастотного генератора 10 с фазовым сдвигом, пропор- циональньи расстройке генератора 6 относительно резонатора 8. Указанный сигнал через, фазовращатель 1 и ограничитель 2 поступает на вход фазового детектора 3, на опорный вход которого поступает сигнал с генератора 10, вследствие чего на выходе фазового детектора 3 образуется напряжение, пропорциональное расстройке генератора 6 относительно резонатора 8, которое через фильтр 4 нижних частот и сумматор 5 поступает на управляюяшй вход генератора 6 и изменяет его частоту до тех пор, пока она не станет

равной собственной частоте резонатора 8. Кроме того, сигнал с выхода генератора 10 через делитель II частоты и сумматор 5 поступает на генератор 6, вызывая девиацию частоты генератора 6. Петля ФАПЧ не коютенсирует

эту девиацию благодаря фильтру 4. Девиация частоты вызывает на выходе резонатора 8 девиацию фазы, пропорциональную наклону фазочастотной характеристики резонатора 8, т.е. его добротности. Указанная девиация выделяется на выходе фазового детектора 3 и через синхронный детектор. 12 поступает на регистратор 13.

На выходе однополосного модулято- ра 14 кроме полезного сигнала присутствуют также и сигналы на несущей и на зеркальной частотах с уровнями о ц и c/ j соответственно, что приводит к погрешности измерения. .

Для. уменьшения указанных погрешностей сигнал с выхода генератора 10 поступает на однополосньш модулятор 14 через второй дополнительный делитель 17 частоты на три. С выхода модулятора 14 сигнал поступает на дополнительный однополосный модулятор 19, на другой вход которого поступает сигнал с третьего дополнительного делителя 18, который делит частоту еще на два. Поэтому на выходе дополнительного однополосного модулятора 19 каждая составляющая сигнала сдвигается на частоту i7 и спектр сигна- ла на его выходе приобретает вид, представленный на фиг.2в.

Полезный сигнал на выходе СВЧ-де- тектора 9 сдвигается в результате

5 ОJ5

173404

двух преобразователей.на частоту ЗЛ, С выхода СВЧ-детектора 9 фильтром 15 выделяется сигнал, который через фазовращатель 1 и ограничитель

2поступает Hk фазовый детектор 3, на другой вход которого поступает сигнал с первого дополнительного делителя .16. Паразитные составляющие сигнала на выходе фазового детектора

3имеют теперь уровни (/ и с/ соответственно .

Формула изобретения

Измеритель влажности по авт. св. № 1275275, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выход однополосного модулятора соединен с вторым входом СВЧ- детектора через введенный дополнительный однополосный модулятор, выход низкочастотного генератора соединен с вторым входом фазового детектора и вторым входом однополосного модулятора соответственно через введенные первый и второй дополнительные делители частоты, выход второго дополнительного делителя частоты соединен с вторым входом дополнительного однополосного модулятора через введенный третий дополнительный делитель частоты, а выход СВЧ-детектора соединен с входом фазовращателя через введенный полосовой фильтр.

S , &

3

J5 -25 -5 175 2 J5

Фиг. 2

Редактор A. Ревин

Составитель В, Гончаров Техред А.Кравчук

Заказ 2416/39

Тираж 776Подписное

ВНИИГШ 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

« 5,

Sм SH

Корректор А. Обручар

Изобретение относится к технике измерений на СЕЧ и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1275275. Цель изобретения - повышение точности измерений. Измеритель влажности содержит фазоврапштель 1, ограничитель 2, фазовый детектор 3, фильтр 4 нижних частот, сумматор 5, СВЧ-генератор 6, направленный ответ- витель 7, резонатор 8, СВЧ-детектор 9, низкочастотный генератор 10, делитель частоты (ДЧ) 11, синхронный детертор 12, регистратор 13, однополосный модулятор (ОПМ)14, полосовый фильтр 15, дополнительные ДЧ 16-18 и дополнительный ОПМ 19. Сигнал генератора 6 возбуждает резонатор 8, связанный с исследуемым материалом 20 посредством электромагнитного поля. В зависимости от влажности исследуемого материала 20 изменяется доб20 (О (Л с: