Сверхвысокочастотный влагомер Советский патент 1989 года по МПК G01N22/04 

1

(21)4275007/24-09

(22)02.07.87

(46) 30.08.89. Бюл. № 32

(71)Киевский технологический институт легкой промышленности

(72)Ю.А.Скрипник, А.А.Потапов, Г.А.Гавриленко и К.Эберхардт (53) 621.317„39:533.275(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 438916, кл. G 01 N 27/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР №1245965, кл. G 01 N 27/04, 1985. ,

(54) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЬи BJlAl OMEP (57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Влагомер содержит НЧ-парафаэный импульсный генератор I, манипулируе- мые СВЧ-генераторы 2, 3, регуляторы 4 и 5 мощности, двойные волноводные тройники 6 и 15, СБЧ-детекторы 7 и 20, согласованные нагрузки 8 и 16, фильтры 9, 13 и 26 НЧ, дифференциальные усилители 10 и 27, усилители 11

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Влагомер содержит НЧ парафазный импульсный генератор 1, манипулируемые СВЧ-генераторы 2,3, регуляторы 4 и 5 мощности, двойные волноводные тройники 6 и 15, СВЧ-детекторы 7 и 20, согласованные нагрузки 8 и 16, фильтры 9,13 и 26 НЧ, дифференциальные усилители 10 и 27, усилители 11 и 23 огибающей видеосигнала, синхронные детекторы 12 и 24, регулируемый аттенюатор 14, передающую антенну 17, исследуемый материал 18, приемную антенну 19, логарифмический преобразователь 21, регулируемый видеоусилитель 22, индикатор 25, источник 28 опорных напряжений и тройники 29 и 30. Поочередное включение генераторов 2 и 3 под воздействием управляющего напряжения генератора 1 и применение тройников 6 и 15 с взаимно развязанными входами исключает взаимные влияния генераторов 2 и 3 и способствует повышению их стабильности, что повышает точность измерения влажности. Использование системы авторегулирования и стабилизации по величине разностного сигнала позволяет повысить точность выравнивания уровней мощности СВЧ-колебаний с длинами волн λ₁ и λ₂ и снизить погрешность измерения влажности. 1 ил.

18

(Л

ел

О 4;: СП

00 4;

Ц

и 23 огибающей видеосигнала, синхронные детекторы 12 и 24, регулируемый аттенюатор 14, передающую антенну 17, исследуемый материал 18, приемную антенну 19, логарифмический преобразователь 21, регулируемый вндеоусил1ггсль 22, индикатор 25, источник 28 опорных напряжений и тройники 29 и 30. Поочередное включение генераторов 2 и 3 под воздействием управляющего напряжения гене.ра- тора 1 и применение тройников 6 и 15

Изобретение относится к технике измерений 1та СВЧ и может быть использовано для измерения влажности листовых и рулонных диэлектрических материалов.

Цель изобретения - повьщ ение точности измерений.

На чертеже представлена электриче кая структурная схема СВЧ-влагомера.

СВЧ-влагомер содержит низкочастотный парафазный импульсный генератор 1, первый и второй манипулируемые СВЧ-генераторы 2 и 3, генерирующие поочередно сигналы с длинами волн Д и 7, первый и второй регуляторы 4 и 5 мощности, первый двойной волно- водный тройник 6, второй СВЧ-детек- тор 7, первую согласованную нагрузку 8, первый фильтр 9 нижних частот, первый дифференциальный усилитель 10, второй усилитель 11 огибающей видеосигнала, второй синхронный детектор 12, второй фильтр 13 нижних частот, регулируемый аттенюатор 14, эторой двойной волноводный тройник

15,вторую согласованную нагрузку

16,передающую антенну 17, исследуе- 1-п,1й материал 18, приемную антенну 19 первый СВЧ-детектор 20, логарифмический преобразователь 21, регулируемый ,eoycилитeль 22, первый усилитель 23 огибающей видеосигнала, первый синхронный детектор 2, индикатор 25, третий фильтр 26 нижних частот, второй дифференциальный усилитель 27, источник 28 опорных напряжений, первый и второй тройники 29 и 30.

СВЧ-влагомер работает следующим образом.

СВЧ-колебания, генерируемые СВЧ- генераторами 2 и 3 поочередно, в об

с взаимно развязанными входами исключает взаимные влияния генераторов 2 и 3 и способствует повышению их стабильности, что повышает точность измерения влажности. Использование системы авторегулирования и стабилизации по величине разностного сигнала позволяет повысить точность выравнивания уровней мощности СВЧ-ко,- лебаний с длинами волн Л, и и снизить погрешность измерения влажности. 1 ил.

0

5

0

S

0

5

0

5

щем случае различаются уровнем мощности, поэтому на выходе СВЧ-детекто- ра 7 присутствует модулированный с частотой генератора 1 видеосигнал, средний уровень которого равен полусумме амплитуд видеоимпульсов, пропорциональных мощности сигналов генераторов 2 и 3, а амплитуда огибающей видеоимпульсов - полуразности их амплитуд. Постоянная составляющая продетектированного сигнала поступает на один из входов дифференциального усилителя 10, на второй его вход поступает постоянное напряжение UQ, от источника 28 опорного Напряжения. Разностное напряжение усиливается и через фил ьтр 9 воздействует на регулятор 4 мощности таким образом, что постоянная составляющая видеосигнала равна напряжению Ug, . Изменяя величину Ug, , можно регулировать средний уровень СВЧ-сигнала на выходе регулятора 4 мощности.

Огибающая видеосигнала, пропорциональная полуразности уровней мощности СВЧ-сигналов с длинами волн Ъ и Tvj , усиливается усилителем 1 1 , детектируется в торым синхронным детектором 12 и через фильтр 13 воздействует на регулятор 5 мощности таким образом, что уровень сигнала на выходе регулятора 5 мощности равпн уровню мощности СВЧ-колебаний на выходе регулятора 4 мощности.

СВЧ-сигналы с длинами волн т, и Xj. суммируются вторым двойным волно- водным тройником 15 и излучаются антенной 17, проходя через исследуемый влажный материал 18, расположенный под углом к направлению распространения электромагнитной волны, .что исключает попадание отраженной

во:1Н л в 1:ереяаю цую антенну 17, принимаются приемной антенной 19, детектируются nejinbiM СКЧ-детектором 20, преобразуются логарифмическим преобразонлтелем 21 и поступаю - на регулируемый видеоусилитель 22, на вмходе которого П1)исутствует усиленная постоянная составляющая сигнала

г

после детектирования, пропорциональная полусумме амплитуд виде импульсов и определяемая коэффицпелтами прозрачности материала 18 при зондировании его СВЧ-сигналами с длинами волн А, и , и переменная составляющая видеосигнала сравнивается с опорным напряжением 11 на пходе дифференциального усилителя 27, разностное напряжение после усиления воздействует через фильтр 26 на регулируемый видеоусилитель 22, изменяя его коэффициент передачи так, чтобы скомпенсировать изменения сигнала, вызываемые изменением толщины, плотности или температуры влажного материала. Переменная составляющая усиливается усилителем 23, детектируется сихронным детектором 24 и поступает на индикатор 25, Переменный аттенюатор 14 служит для первоначальной настройки влагомера при контроле сухого материала, так как исследуемый материал может иметь и в сухом состоянии различные коэффициенты прохояодения па длинах волн Т, н г .

Поочередное включение (манипуляция) СВЧ-генераторов под воздействием управляющего напряжения генератора 1 и применение дыойшлх волноводны тройников с взаимно развязанными входами исключает взаимные влияния СВЧ-генераторов 2 и 3, способствует повышению их стабильности, что позволяет повысить точьшсть измерения влаж-дз пульоюго генератора, и второй фильтр ности. Применение систем;.i авторегули- рованпя и стабилизации пс величине разностного сигнала позволяет значительно повысить точность выравнивания Уровней мощности С:ВЧ-колебаний с длинами волн Л, и Д и существенно снизить погрешност, и:ьмере}1ия влажности.

Формула изобретения

Сверхвысокочастотный влагомер, содержащий первый маинпулируемый СВЧ-генератор, выход которого соедиинжних частот, выход которого соединен с управляющим входом второго регулятора мощности, последовательно соединенные второй дифференциальный

50 усилитель, первый вход кс торого соединен с вторым выходом источника опорных напряжений, а второй - с выходом регулируемого видеоусилителя, и третий фильтр нижних частот, выход

55 которого соединен с управляющим вхо- ,дом регулируемого видеоусилителя, первая и вторая согласованная н а- урузки, второй тройник, вход которого соединен с выходом первого регуля0

5

0

5

0

5

0

нен с входом первог о pei y:iHT-i)p,i мощности, переменнр-и аттенюатор, передающую и приемную антенн,1, между которыми помещен исследуемый материал, последовательно соединенные первый СВЧ-детектор, вход которого соединен с выходом пр::емной антенны, логарифмический преобразователь, регулируемый вил;соусилите11ь, усилитель огибаюи1еГ видеосигнала, первый синхронный детектор и индикатор, последовательно соединенные второй СВЧ-де ектор, первый дифференциальный усилитель и первый фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом первого регулятора мощности, источник опорных 1гапряжени; 1, виход которого соединен с вторым входом rieiJBoro дифференциального усилителя, низкочастотный парафазный импульсный генератор, первый выход которого соединен с управляющим входом первого СВЧ-генератора и вторым входом первого синхронного детектора, о т л и - чающийс я тем, что, с целью повышения точности измерениГг, в него введены последовательно соеди- второй манипулируемыГ; CIi4- генератор, управляющий вход которого соединен с вторым выходом низкочастотного парафазного импупьсного генератора, второй регулятор КОЩНОСТ

н первый троГпшк, первый гзыход которого соединен с входом переменного аттенюатора, последовательно соединенные второй усилитель огибающей вгщеосигнала, вход которого соединен с выходом второго СЬЧ-детектора, второй синхронный детектор, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым вь хода- мн низкочастотного парафазного импульоюго генератора, и второй фильтр

инжних частот, выход которого соединен с управляющим входом второго регулятора мощности, последовательно соединенные второй дифференциальный

усилитель, первый вход кс торого соединен с вторым выходом источника опорных напряжений, а второй - с выходом регулируемого видеоусилителя, и третий фильтр нижних частот, выход

которого соединен с управляющим вхо- дом регулируемого видеоусилителя, первая и вторая согласованная н а- рузки, второй тройник, вход которого соединен с выходом первого регуля7 1504584 8

тора мощности, первый двойной волио-нь. ходом второго тройника, Н-плечо водный тройник, Е-плечо которогос выходом переменного аттенюатора,

соединен с вторым выходом первогопервый симметричный выход - с входом

тройника, Н-плечо - с первым выходом „передающей антенны, второй симметричвторого тройника, первый симметричныйный выход - с второй согласованной

выход - с входом второго СЬЧ-детекто-нагрузкой, причем третий вход первора, второй асимметричный выход -го синхронного детектора соединен

с первой согласованной нагрузкой,с вторым выходом низкочастотного

второй двойной волноводньш тройник, опарафаэного импульсного генератоЕ-плечо которого соединено с вторымра.