Измерительная ячейка СВЧ-гигрометра Советский патент 1987 года по МПК G01N22/04 

Изобретение относится к технике физико-химических измере}шй на сверхвысоких частотах, а именно к измерению влажности атмосферного в-оздуха.

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение конструкции.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема СВЧ-гигрометра, на фиг, 2 - конструкция измеритель- ной ячейки СВЧ-гигрометра.

СВЧ-гигрометр содержит СВЧ-гене- раторы 1 и 2, вентили 3 и 4, направленные ответвителем 5 и 6, опорный резонатор 7, измерительный резона- тор 8, СВЧ-детекторы 9 и 10, блоки 11 и 12 автоматической подстройки частоты (АПЧ), смеситель 13, усилитель 1А, преобразователь 15 сигнала разностной частоты, цифровой ий- дикатор 16,камеру в виде сильфона 17 из гидрофобного материала, отверстие 18, торцовую стенку 19 блока резонатора 8, трубку 20„ Опорный 7 и измерительный 8 резонаторы и сильфон 17 образуют измерительную ячейку СВЧ-гигрометра.

СВЧ-гигрометр работает следующим образом.

Воздух, -имеющий температуру Т, давление Р и парциальное давление

водяного пара-е , поступает через отверстие 18 в торцовых стенках 19 в полость измерительного резонатора 8. В зависимости от размеров и ин- декса преломления воздуха измерительный резонатор 8 имеет собственную частоту f, в то же время ввиду.того что опорный 7 и измерительный В резонаторы, выполненны из инвара в виде моноблока, температура опорного резонатора такая же, что и температура измерительного резонатора 8, т.е. , и давление в опорном резонаторе 7 равно давлению.измерй- тельного резонатора 8, т.е„ . Вьфавнивание давлений осуществляется с помощью сильфона 17, который присоединен к полости опорного резонатора 7 с помощью трубки 20 из нержа- веющей стали о Так как полость сильфона 17 и полость опорного резонатора 7 герметичны и предварительно заполнены осушенным воздухом, в полости опорного резонатора 7 водяные пары отсутствуют, и частота опорного резонатора 7 отличается от частоты . измерительного резонатора 8 на Д. Эта разность пропорциональна парциальному давлению водяных паров измерительного резонатора 8.

В зависимости от параметров воздуха индекс преломления определяется выражением

N ZZi§ Р н- ZZi iisio т . тг

в то же время

« Ц-. 10 .

f q

Следовательно,

N Z р ,. ZZ е изд ТТ

для опорного резонатора 7

N zzz§ р + е zZi6

on

Х2

в приращениях частоты эти уравнения соответствуют

W --li. N

ua., „ On „

q отсюда

р g if.,

Т2

l°S-

q.

Окончательно имеют

4810 - --jе q q

Д

77/48 iF

Разность частот опорного 7 и измерительного 8 .резонаторов получается путем смещения частот опорного и измерительного каналов, которое осуществляется на смесителе 13. От каждого канала ответвляется 1/1000 мощности основного сигнала с помощью направленных ответвителей 5 6« Сигнал разностной частоты uf через усилитель 14 поступает в преобразователь 15, в котором осуществляется операция согласно уравнению (1). Преобразователь 15 построен в виде устройства для возведения в степень, С преобразователя 15 сигнал поступает на цифровое табло цифрового индикатора 16, где высвечивается значение парциального давления водяного пара в мБ.

Опорный 7 и измерительный 8 резонаторы имеют совершенно одинаковые элементы трактов СВЧ, образующие опорный и измерительный каналы, могущие работать совершенно автономно. Связь между ними осуществляется только через направленные ответвители 5 и 6 смесителя 13. Все элементы тракта служат для выравнивания частот СВЧ-генераторов. 1 и 2 с соответствующими резонаторами 7 и 8. Эту функцию выполняют блоки 11 и 12 АПЧ.

Необходимым условием работы гигрометра является равенство собственных частот опорного 7 и рабочего 8 резонаторов, если их внутренние полости заполнены одинаковым газом (или на- куумированы).

Сильфом 17 выполнен из мягкой гидрофобной пленки и имеет объем при- .мерно в десять раз больше объема

Составитель Ю.Мамонтов Редактор И.Горная Техред И.Попович, Корректор В.Бутяга

Заказ 5686/38 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

внутренней полости опорного резонатора 7.

Предварительно в систему мягкий сильфон - резонатор один раз напускается осушенный воздух. Сильфон герметизирован и не допускает попадания во внутреннюю полость паров воды, в то же время поддерживая равенство давлений внутри полости опорного резонатора и наружного атмосферного воздуха.

Формула изобретения

Измерительная ячейка СВЧ-гигрометра, содержащая опорный и измерительный резонаторы, выполненные в виде моноблока, отличающаяся тем, что, с целью повьппения быстродействия и упрощения конструкции, введена камера, связанная с полостью опорного резонатора и вьтолненная в виде сильфона из гидрофобного материала .

Изобретение относится к технике физико-химич. измерений на СЕЧ и упрощает конструкцию ячейки. Ячейка содержит опорный резонатор (ОР) 7 и измерительный резонатор (ИР) 8, выполненные в виде моноблока. Для достижения цели введена камера, связанная с полостью ОР 7 и выполненная в виде сильфона 17 из гидрофобного материала. Необходимым условием работы является равенство собственных частот ОР 7 и ИР 8, если их внутренние подлости заполнены одинаковым газом (или вакуумированы). Объем сильфона 17 примерно в 10 раз больше объема ОР 7. 2 ил. (Л