Способ измерения влажности сыпучих веществ в потоке и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01N22/04 

:)

И-юбретение относится к технике влагометрии на сверхвысоких частотах и, в частности, может быть использо- вано для измерения влажности сухого молока в башенных распьшительных установках непрерывного действия с

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения влажности в непрерывном потоке при исключении влияния плотности вещества.

На фиг.1 изображена схема устройства для измерения влажности сыпучих, веществ в потоке; на фиг.2 - конст- РУК1У1Я резонатора; на фиг.3 - вид А на фиг.2,

Устройство для измерения влажности сыпучих веществ содержит СВЧ-генера- тор 1, развязывающий блок 2, циркуля- тор 3, резс натор 4 с элементом 5 связи, детектор 6, фазовую систему АПЧ, состоящую из направленного ответвите- ля- 7, первого и второго вентилей 8 и 9, смесителя 10, усилителя 11, и сие- тему регистрации, состоящую из дифференциатора 12, 1и фрового частотомера

13, счетчика 14, дешифратора 15, арифметико-логического блока 1б.

Резонатор 4 состоит из цилиидри- ческой трубы 17 кругового сечения с элементом связи, образованным отверстиями 18, в которых установлены ni- рIn-диоды. Резонатор 4 возбуждается двумя одинаковыми отрезками, прямоугольного волновода 19 и 20, свернутыми вокруг стенки резонато)а и закороченными металлическими заглушками, 21. Прямоугольные волноводы 19 и 20 t помощью фланца 22 и переходника подключены к циркуляру 3. 01 веретий. 18 расположены одно от другого на. расстоянии, равном длине волны в прй- моугольных волноводах 19 и 20 в местах расположения пу чностей магнитной составляющей поля. Со стороны резонатора, 4 отверстия 18 закрыты фторопластовыми заглушками. Волноводы 19 и 20 обращены к резонатору 4 узкой стенкой. В результате в резонаторе 4 возбуждается только поперечная магнитная волна типа-Е(,(,. | ; . .

Принцип способа для измерения влажности сыпучего вещества ойноваи на том, что сигнал на выходе детектора 6 в момент резонанса определя- . ется соотношением

, Ю

15

20 25

(,.,.Ш..П,,е.

Т7-7ЩШ

(1)

где QO/QCB коэффициент связи добротность пустого резонатора 4 и добротность связи соответственно J

f , f - собственная частота пустого резонатора 4 и резонатора 4, содержащего исследуемое вещестзэо} f , - действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости вещества,

. Из (1) следует, что существует такая связь (критическая), при которой .. Величина этой связи определяется соотношением

,„. , . (2)

30

35 40 45 JQТаким образом, для определейия величины /( -1) нужно заранее измерить д и Q, а при введении исследуемого вещества в резонатор измерить частоту и зафиксировать велй- -чину критического коэффициента связи (i, , что позволяет определить вели Хр чину ( -1) по формуле f

PIT

и влажность w по формуле

W

(3)

(4)

где К - коэффи ци:€нт-, определяемый

эмпирически для каждого конкретного типа сыпучего материала и контролируемого диа- V пазона влажности. Способ измерения влажности сьту- Чего материала 1Э потоке осуществляют следующий образом.

Помещаютпредварительнооткалибро- ванный (с известными значениями f и Qg) резонатор 4 в поток исследуемого сыпучего вещества, находят величину резонансной частоты резонатора 4 и, изменяя величину коэффициента связи, добиваются равенства нулю на частоте сигнала на выходе резонатора. Фиксируют полученную величину коэффициента связи определяют влажность по формуле

W - K(,)5(f™ypУстройство для измерения влажности сьтучих веществ в потоке работает

следующим образом.

Генератор 1 непрерывно подстраивается к соответственной частоте резонатора 4 при помощи системы фазовой АПЧ, содержап1ей смеситель Ш и усилитель 11. Сигналы на смеситель 10 поступают от генератора 1 через направленный ответвитель 7 и вентиль 9 и от резонатора 4 - через элемент 5 связи, циркулятор 3 и вентиль 8, Козффициент связи изменяется путем зменения количества открытых nipin- иодов, установленных в злементах 5 связи. Тактовые импульсы с одного выода цифрового частотомера 13 поступают на вход счетчика 14, который чеез дешифратор 15 управляет подклюением nipin-диодов. Сигнал на выходе детектора 6 .монотонно изменяется . при последовательном подключении каж- дого nipin-диода и достигает своего экстремального (нулевого) значения в момент, когда коэффициент связи приниг- мает значение этот момент дифференциатор 12 формирует импульс, поступающий в арифметико-логический блок 16, На другие входы арифметико- логического блока 16 поступает цифро- вая информация о частоте генератора с второго выхода цифрового частотомера 13 и о количестве включенных nipin- диодов с выхода счетчика 14, Эта информация обрабатывается в арифметико- тюгическом блоке 16, который управляет исполнительным механизмом, регулирующим режим сушки потока сыпучего вещества.

Формула изобретения

1. Способ измерения влажности сыпучих веществ в потоке, заключающийся в возбуждении резонатора, содер- жащег О исследуемое вещество, и опре

10

. -

15

20

25

I

делении собственной ч;5стоты резона- горя путем фиксацяя ;),(стргмальипго сигнала ня рыходе резонатора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения в непрерывном режиме, изменяют величину коэффициента связи с резонатором до получения нулевого значения экстремального сигнала и по величине этого коэффициента р связи с резонатором определяют влажность и по формуле

v (Kp-DjCf IfTq;

где К - калибровочный коэф4|ициент,

f,

f - резонансные частоты пустого

и заполненного резонаторов,; QP - добротность пустого резонатора...

2. Устройство для измерения влажности сыпучих веществ в потоке,.состоящее из последовательно соединенного СВЧ-генератора и развязывающего блока, циркулятора, к первому входу которого подключен посредством элемен30 та связи резонатор, а к второму - детектор,отличающееся тем, ЧТО, с целью обеспечения возможности измерения влажности в непрерывном режиме, в него введена система

2д автоматической подстройки частоты, состоящая из направленного ответви- теля, вклтюченного между выходом развязывающего блока и третьим входом циркулятора, ответвленный канал ко40 тороГо соединен первым вентилем, вы- ход которого соединен с первым входом смесителя, первый и второй выходы . которого через усилитель подключены к управляющему входу СВЧ-генератора,

45 между входом детектора и вторым вхо - дом смесителя включен второй вен- . тиль, выход детектора соединен с последовательно включенными дифференциатором и арифметико-логическим

50 блоком, к выходу СВЧ-генератора подключен вход цифрового частотомера, первый выход которого соединен с вторым входом арифметико-логического .блока, а второй через счетчик - с

55 третьим входом арифметикр-логическо- го блока, причем межлу резонатором и выходом счетчика включен деп1ифра- тор, а элемент связи выполнен регулируемым.

3. Устройство по п,2, отличающееся тей, что элемент связи с резонатором выполнен в виде

отверстий, в которых установлены nipin-диоды.

Изобретение относится к технике влагометрии на СВЧ. Цель изобретения - обеспечение возможности измерения влажности в непрерывном режиме. Устр-во, реализующее данный способ измерения влажности, содержит г-р 1 .СВЧ, развязывающий блок 2,цт{ркуля- тор 3, резонатор 4 с эл-том свчзи 5, детектор 6, фазовую систему аитомати- ческой подстройки частоты, состоящую из направленного ответвителя 7, вентилей 8 и 9, смесителя 10 и усилителя 11, а также систему регистрации, состоящую из дифференщ1атора 12, цифрового частотомера 13 счетчика 14, дешифратора 15 и арифметико-логического блока 16. Сущность данного способа измерения состоит в том, что предварительно откалиброианный резонатор 4 помещают в поток исследуемого сыпучего вещества. Затем находят величину резонансной частоты резонатора 4 и, изменяя величину коэф. связи, добиваются равенства нулю на выходе резонатора 4 на частоте сигнала. Далее фиксируют полученную величину коэф. связи и по ф-ле определяют влажность. 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.. Од СО На исполнит. HtxaHuift

21

шо

фи1. Z

17

(. J