Устройство для измерения влажности Советский патент 1989 года по МПК G01N22/04 

аторных секций, включенных последо- ответствует середине диапазона атте- вательно..При настройке аттенюатора 8 30 нюатора 8. В этом состоянии устройст- первую, вторую, третью и четвертую Ъа код, поступающий с выхода преобра- аттенюаторные секции настраивают так, зователя 10 в блок управления, запо- чтобы каждая из них вносила затуха- . ние, равное соответственно 8, 4, 2

минается в блоке 11 управления.

и 1 дБ. Аттенюаторы 4 и 6 работают 35 Во втором такте на пеРвых тРех в ключевом режиме (открыт - закрыт). выходах блока 11 управления устанав- Фазовый манипулятор 7 также работает ливается код , при этом в опор- в ключевом режиме, обеспечивая фазо- ный канал вносится сдвиг /2. Новый сдвиг либо 0, либо 1Г/2.скольку фазовый манипулятор не идеаУстройство работает следующим об- 40 лен то прк этом меняется и амплиту- разом.

Сигнал с выхода СВЧ-генератора 1 поступает на тройник 2 и делится в нем на два: измерительный и опорный.

да прошедшего через него опорного сигнала.

Значение этой амплитуды измеряется с помощью аттенюатора 8 следующим

Измерительный сигнал взаимодействует 45 образом Аттенюатором 8 подбираются исследуемым материалом в измерис

тельной ячейке 3 и поступает на вход аттенюатора 4. С выхода аттенюатора 4 сигнал поступает в тройник 5, где суммируется с опорным сигналом, прошед- Q шим через фазовый манипулятор 7 и аттенюатор 6.

Суммарный сигнал с выхода тройника 5 поступает на вход аттенюатора 8, которым регулируется мощность сигна- ла, поступающего на СВЧ-детектор 9, продетектированный сигнал преобразуется в код преобразователем 10 и поступает на вход блока 11 управления.

два ближайших значения затухания, при которых соответствующие отклонения напряжений СВЧ-детектора 9 от опорного (измеренного в первом такте при ( минимальны, затем эти отклонения измеряются, а значение амплитуды сигнала вычисляется по формуле

dUj-dU-i

on 4Ui-

- rflU,- 10(J

где А - искомая амплитуда;

Aon - амплитуда опорного сигнала; iU2 ; AU 1 U -U 0;

ответствует середине диапазона а нюатора 8. В этом состоянии устр Ъа код, поступающий с выхода пре зователя 10 в блок управления, з

минается в блоке 11 управления.

лен то прк этом меняется и амплит

да прошедшего через него опорного сигнала.

образом Аттенюатором 8 подбираются

два ближайших значения затухания, при которых соответствующие отклонения напряжений СВЧ-детектора 9 от опорного (измеренного в первом такте при ( минимальны, затем эти отклонения измеряются, а значение амплитуды сигнала вычисляется по формуле

dUj-dU-i

on 4Ui-

- rflU,- 10(J

где А - искомая амплитуда;

Aon - амплитуда опорного сигнала; iU2 ; AU 1 U -U 0;

U2 - напряжение СВЧ-детектора 9, соответствующее второму значению затухания аттенюатора 8;5

U 1 - напряжение детектора 9, соответствующее первому значению затухания аттенюатора 8;

U0 - опорное напряжение СВЧ-детектора 9;Ю

N, - первое значение затухания аттенюатора 8;

N-2 - второе значение затухания аттенюатора 8;

N0 - опорное значение затухания 15

аттенюатора 8. данном случае дБ, 100 .

Аналогично измеряются и амплитуды игналов для управляющих кодов 00; 010.20

Для измеренных значений амплитуд

Ою

А н -10 « ,

А2о0 А%С +А2„10 +2А1(,о 2А,,0- cos( 4 MVA-4en);

АОО, А 101 +А 010 +/А 101 А 01Л

cos( 4MSM- |),

где А - амплитуда сигнала на входе

измерительного канала; N - затухание, вносимое исследуемым материалом; 4- амплитуда сигнала на выходе

измерительного канала; в- суммарная амплитуда опорного и измерительного сигналов при сдвиге фаз в опорном каналеА А. - амплитуда сигнала на выходе

опорного канала при сдвиге фаз в опорном канале А А 1 суммарная амплитуда опорного и измерительного каналов при сдвиге фаз в опорном канале

.A1( - амплитуда сигнала на выходе опорного канала при сдвиге фаз в опорном канале d( н5м сдвиг фаз в измерительном

канале;

Цол - сдвиг фаз в опорном канале. Из приведенных соотношений нетрудно получить формулы обработки данных

N NH-201g ;

( А) (Ai) 2 (Ј.) 2

W A4; W V arctg

Э (Ь&)2-(±1)2-}

Ч VA4

5

5

0

5

5

о 05

.

5

где N и - константа, зависящая от параметров СВЧ-тракта

(Nk 201g);

А АниА1( - амплитуды сигналов на входе

измерительного канала и на выходе опорного канала соответственно;

у- разность фаз измерительного и опорного каналов

( 4W Чоп)

Значение влажности вычисляется по

значениям N и i/ путем использования зависимости (N,v), рассчитанной по результатам предварительных измерений при градуировке устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения влажности, содержащее последовательно соединенные СВЧ-генератор, первый тройник, измерительную ячейку, первый регулируемый аттенюатор, второй тройник и СВЧ-детектор, второй регулируемый аттенюатор, выход которого соединен с вторым входом второго тройника и блок управления, первый и второй выходы которого связаны с управляющими входами соответственно первого и второго управляемых аттенюаторов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены фазовый манипулятор, включенный между вторым выходом первого тройника и вторым регулируемым аттенюатором, третий регулируемый аттенюатор, включенный между выходом второго тройника и входом СВЧ-детектора, преобразователь напряжение - код, вход которого соединен с выходом СВЧ-детектора, а выход - с входом блока управления, причем управляющие входы фазового манипулятора и третьего регулируемого аттенюатора соединены соответственно с третьим и четвертым дополнительными выходами блока управления.

2. Устройство по п. отличающееся тем, что третий регулируемый аттенюатор выполнен в виде п последовательно включенных атте- нюаторных секций, каждая из которых состоит из последовательно соединенных СВЧ-вектиля, вход которого является входом третьего регулируемого аттенюатора тройника, р - i - п-ат514781076

тенюатора и подвижного короткозамыка- агора, а второй выход тройника п-й

теля, причем управляющий вход р - i - n-аттенюатора является управляющим входом третьего регулируемого аттенюаттенюаторной секции является выходом третьего регулируемого аттенюатора.

аттенюаторной секции является выходом третьего регулируемого аттенюатора.

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит СВЧ-генератор 1, тройники 2, 5, измерительную ячейку 3, два регулируемых аттенюатора 4, 6, СВЧ детектор 9, блок 11 управления. Для достижения цели введены фазовый манипулятор 7, регулировочный аттенюатор 8, преобразователь 10 напряжение-код. Аттенюатор 8 состоит из четырех аттенюаторных секций, включенных последовательно. При настройке аттенюатора 8 аттенюаторные секции настраивают так, чтобы каждая из них вносила затухание, равное соответственно 8, 4, 2 и 1 дБ. Манипулятор 7 работает в ключевом режиме, обеспечивая фазовый сдвиг либо 0, либо φ/2. В зависимости от комбинации сигналов на управляющем входе аттенюатора 8 он может вносить затухание от 0 до 15 дБ с дискретностью 1 дБ. Весь цикл измерения осуществляется за пять тактов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Редактор С.Пекарь

Составитель В.Гончаров

Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова

Заказ 2356/43

Тираж 790

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Фиг. 2.

Подписное