Датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N22/04 

зон исследуемого материала, расположенных на различной глубине.

Целью изобретения является повышение локальности при измерении влажности по глубине.

Указанная цель достигается тем, что в датчике влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содержащем корпус, один конец которого заострен, элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, внутри корпуса вдоль его осм расположена металлическая труба для размещения измеряемого материала, при этом вдоль металлической трубы выполнены п поперечных прорезей, между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и вывода СВЧ-колэбаний, в плоскости поперечных прорезей расположены металлические пластины, установленные с возможностью перемещения в плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрытия сечения металлической трубы, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие, совпадающее с сечением металлической трубы.

По сравнению с прототипом предлагаемый датчик обладает следующими признаками: внутри корпуса вдоль его оси расаоложены гчеталлмческая труба, вдоль которой выполнено п прорезей; между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и пывода СВЧ-колебаний; р плоскости поперечных прорезей расположены металлические пластины, установленные с аозможнастью перемещенмя Е плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрытия сечения металлической трубы.

На фиг,1 изображен предлагаемый датчик; на фиг.2 блок-схема датчика.

Датчик содержит корпус 1. содержащий металлическую трубу 2 для размещения измеряемого образца с п прарезями 3, между которыми на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода 4 и вывода 5 СВЧ-колебаний, о плоскости которых расположены металлические гзласшны б, установленные с возможностью перемещения и перекрытия сечения металлической трубы, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное .отверстие 7, совпадающее с сечением метал/тческой грубы.

Метод погружения датчика в почву выбирается произвольно ручной или транспортный. При погружении корпуса 1 в металлическую трубу 2 поступает колонка псчБы с ненарушенным сложением по слоям. После погружения корпуса 1 на требуемую глубину, осуществляется поворот металлических пластин 6. устаиовпенных в

плоскости поперечных прорезей 3, которые перекрывают сечение металлической трубы 2, как бы разделяя внутреннюю полость трубы 2 на отдельные измерительные ячейки,

имеющие свои элементы 4 и 5 ввода и вывода СВЧ-колебаний. Таким образом получены отдельные измерительные ячейки (измерительные резонаторы), образованные участками металлической трубы 2 и закороченные металлическими пластинами 6. Количество ячеек может быть разным от 1 до

10.

Все кабели, посредством которых осуществляется подключение ячеек к генератору и индикатору, расположены в зоне 8, куда невозможно попадание металлических пластин 6.

В основу измерения влажности в предлагаемом датчике положен метод сраане0 ния собственных параметров пустой измерительной ячейки, образованной стенками металлической трубы 2 и металлическими пластинами б и также ячейки, заполненной исследуемой почвой, а также

5 зависимость диэлектрической проницаемости почвы от ее плотности структуры, наличия влаги и сол€й. Применение СВЧ-колебаний позволяет исключить влияние проводимости солей на значение диэлектрической проницаемости почвы и считать, что основные изменения вносятся наличием влаги, так как проницаемость воды около 80, а других составляющих почвы в пределах 2-4.

5 Датчик работает следующим образом.

Вращением ручки изменения частоты генератора добиваются получения макси ;Шльного отклонения стрелки индикатора, зафиксируют найденную частогу. Таким образом определяется резонансная частота пустой ячейки. Затем заполняют ячейку сухой почвой, определяют резонансную частоту ячейки, заполненную сухой почвой. Далее заполняют ячейку почвой с известной

5 влажностью от 5 до 40% и последовательно определяют резонансную частоту и дизлектричеекую проницаемость этих образцов. РезонанснуюЧастоту ячейки, заполненную сухой почвой определенного состава, принимают за опорную. Плотность почвы учитывается при первоначальной настройке на спорную частоту. При работе с датчиком в изг ерительную схему последовательно включаются все 10 измерительных ячеек.

Формулаизобретения Датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содержащий корпус, один конец которого заострен, элементыввода и вывода СВЧ-колебаний, отличающий

Датчик влажности почвогрунтов и Сыпучих материалов относится к области радио- техимческих измерений в СВЧ-диапазоне. Цель изобретения - повышение локальности при измерении влажности по глубине. Для этого предлагается датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содер-жащий корпус, один конец которого заост- ран, элементы ввода и вывода СВЧ-колеба- ний, внутри корпуса вдоль его оси расположена металлическая труба дли размещения измеряемого материала, при .этом вдоль металлической трубы выполнены п поперечных прорезей, между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, в плоскости поперечных прорезай расположены металлические пластины, установленные с возможностью перемещения в плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрытия сечения металлической трубы, при этом образуется (п + 1) измерительная ячейка, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие совпадающее с сечением металлической трубы. 2 ил.слсИзобретение относится к измерительной технике, в частности к технике СВЧ- влагометрии, и может быть использовано для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов в полевых условиях.Известны устройства и способы определения влажности почв, основанные на исследовании предварительно извлеченных с разных глубин образцов почвы. Наиболее часто используется способ и устройство, содержащее транспортный бур для извлечения образцов почв с разных глубин, которые затем взвешиваются сначала в первоначальном состоянии и после сушки в термостате при 100 - 140°С.Однако такой способ определения влажности возможен только в лабораторных условиях, так как необходима высокая точность взвешивания и сушка в термостатах, т.е. устройство не дает быстрой оценки влажности в полевых условиях.Наиболее близким к предлагаемому является волноводно-щелевая антенна для измерения влажности, представляющая собой систему широких наклонных щелей, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода, короткозам- кнутого металлической заглушкой с заострением на конце для обеспечения ввода антенны в исследуемый материал. Принцип действия волноводно-щелевой антенны основан на приеме доли мощности сигнала, отраженного от исследуемого материала, величина которого н^аходится в прямой зависимости от увлажнения материала. Однако такое устройство не позволяет локализовать измерения влажности по глубине, так как измерительный прибор регистрирует суммарный-сигнал, складывающийся из сигналов каждого щелевого излучателя, т.е. сигналов, отраженных от отдельныхN4Оюю ок>&