Влагомер Советский патент 1987 года по МПК G01N22/04 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к влагометрии на сверхвысоких частотах, и может быть использовано для опреW К

деления и контроля влажности много- пустотньгх изделий сложного профиля из стройматериалов с высоким коэффициентом поглощения СВЧ-энергии, таких как асбестоцемент, бетон, керамика и т.д.

Цель изобретения - повышение точности при измерении влажности пустотелых изделий.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема влагомера; на фиг, 2 - структурная электрическая схема вычислителя.

Влагомер содержит СВЧ-генератор 1 подсоединенный последовательно через вентиль 2 и аттенюатор 3 к плечу а направленного ответвителя 4, выполненного в виде трехдецибельного щелевого моста, к плечу б которого подсоединена приемопередающая антенна 5. К плечу в трехдецибельного щелевого моста последовательно подсоединены, например, вентиль 6, детектор 7, вычислитель 8 для определения влажности и индикатор 9. К корректирующему вхо- ду вычислителя может быть подсоединен температурный датчик 10. К плечу г трехдецибельного щелевого моста через трансформатор 11 сопротивлений подсоединена нагрузка 12. Влажное многопустотное изделие 13 расположено перед приемопередающей антенной 5.

1Вычислитель 8 состоит из резистора 14, соединенного с первыми входами суммирующего усилителя 15 и дифференциального усилителя 16. Выходы С и D усилителей 15 и 16 подключены соответственно к первому и второму си1- нальным входам стандартного аналого- цифрового преобразователя АЦП 17, выход которого через частотомер 18 подключен к индикатору 9. Вторые входы усилителей 15 и 16 подключены соответственно к детектору 7. Такое по- строение вычислителя 8 позволяет вычислять влажность по алгоритму

1 1 Г- Г

Влагомер работает следующим образом.

СВЧ-энергия двухсантиметрового диапазона генерируется СВЧ-генератором 1 поступает через вентиль 2 и аттенюатор 3 на вход а направленного ответ

5

0 5 0 5

о 5

с

вителя 4, где, разделяясь на две равные части, попадает в плечи б и г, а также небольшая часть просачивается в плечо в. Из плеча б СВЧ-энергия попадает в приемопередающую антенну и излучается на влажное многопустотное изделие 13. Часть этой энергии поглощается в тонком верхнем слое изделия, не доходя до внутренних полостей и перегородок, что предотвращает интерференционные искажения, а часть попадает обратно в приемопередающую антенну 5, откуда подается в плечи а и в направленного ответвителя 4. Вторая часть ответвленной в плече а энергии подается в плечо г направленного ответвителя 4, через трансформатор II сопротивлений подается на нагруз- 12, частично поглощается, а отразившаяся часть подается также в плечи а и в .

Проникновению отраженной энергии из плеча а в СВЧ-генератор препятствует вентиль 2. В плечо в попадает три части СВЧ-энергии: отраженной от вл 1жного изделия, которая несет информацию о его влажности, небольшая часть паразитной энергии, просачивающейся при излучении из плеча а, отраженная от нагрузки 12 часть, предназначенная для компенсации погрешностей.

Эффект компенсации погрешностей измерения проявляется в том, что трансформатор 11 сопротивлений при калибровке устройства настраивают так, чтобы просочившаяся часть паразитной энергии была скомпенсирована энергией, отраженной от нагрузки 12. Этого добиваются, помещая перед апертурой антенны поглощающий материал (коэффициент отражения равен нулю) и ручками регулировки трансформатора 11 сопротивлений добиваются показаний коэффициента стоячей волны (КСВ), равного 1.

Таким образом, на детектор 7 через вентиль 6 при измерениях попадает лишь полезная часть СВЧ-энергии, отраженной от объекта исследования.

Детектированный сигнал попадает в вычислитель 8. Показания влажности высвечиваются на цифровом табло индикатора 9. Значения влажности корректируются с помощью температурного датчика 10, контактирующего с телом агрегата, формующего изделие из стройматериала, например с экструдером, в

производстве многопустотных асбесто- цементных панелей.

Вычислитель 8 работает следующим образом.

На первые входы а обоих усилителей с резистора 14 подается напряжение Ug , имитирующее единицу. На вторые входы усилителей 15 и 16 подается сигнал с детектора 7 U, пропорциональный коэффициенту отражения Г. С выхода суммирующего усилителя 15 на первый вход вычислителя 8 подается сигнал, пропорциональный (1+Г), а с выхода дифференциального усилителя 16 на второй вход вычислителя 8 подается сигнал, пропорциональный (1-Г). АЦП I7 преобразует с коэффициентом К отношение этих сигналов в частоту i , которая пропорциональна коэффициенту стоячей волны и, следовательно, влаж но сти

W f К

При этом коэффициент К изменяется в зависимости от показаний темпера25 литель, выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, и резистор, средний вывод которого подсоединен к первому

входу суммирующего усилителя и втотурного датчика Ю (U ), поступающих зо рому входу дифференциального усилите- на корректирующий вход АЦП 17. С вы- ля, при этом второй вход суммирующе- хода АЦП 17 частота f, пропорциональ- го усилителя соединен с первым входом ная влажности изделия, подается через дифференцирующего усилителя, а его частотомер 10 на индикатор 9.вход является входом вычислителя.

Составитель Р. Кузнецова Редактор Е. Копча Техред М.Ходанич Корректоре. Шекмар

-.-- - .- .-.---...........«.«.-- - - -

Заказ 4122/40 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ 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

Формула изобретения

1.Влагомер, содержащий последовательно соединенные СВЧ-генератор,

вентиль, аттенюатор, направленный

ответвитель и приемопередающую антенну, при зтом к выходу плеча отраженной волны направленного ответвителя подключены последовательно соединенные детектор и вычислитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении влажности пустотелых изделий, к выходу плеча падающей волны направленного

ответвителя подключены последовательно соединенные трансформатор сопротивлений и нагрузка.

2.Влагомер по п. I, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что вычислитель содержит последовательно соединенные дифференциальный усилитель, аналого- цифровой преобразователь и частотомер, выход которого является выходом вычислителя, а также суммирукщий усилитель, выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, и резистор, средний вывод которого подсоединен к первому

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и обеспечивает повьш1ение точности при измерении влажности пустотелых изделий. СВЧ-ге- нератор 1 генерирует СВЧ-знергию двухсантиметрового диапазона, котораячерез вентиль 2 и аттенюатор 3 поступает на направленный ответвитель (но) 4. Часть энергии излучается приемопередающей антенной 5 на влажное многопустотное изделие 13, в котором частично поглощается, частично отражается, а другая часть через трансформатор 11 сопротивлений подается на нагрузку 12, в которой также частично поглощается, частично отражается. В плечо в НО 4 поступают три части СВЧ- энергии: отраженная от влажного изделия 13, часть паразитной энергии, просачивающейся из плеча а НО 4, и отраженная от нагрузки 12, предназна-, ченная для компенсации погрешностей. Трансформатор 11 сопротивлений настраивается т.обр., чтобы просочившаяся паразитная энергия была скомпенсирована энергией, отраженной от нагрузки 12. На детектор 7 через вентиль 6 поступает лишь полезная часть СВЧ- энергии. С помощью вычислителя 8, температурного датчика 10 и индикатора 9 определяется влажность многопустотного изделия 13. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л САЭ ОО 4 СГ /J //777уУ/ 10 м« I 11 т