УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1967 года по МПК G01N22/04 

Известны устройства для автоматического измерения влажности материалов по изменению интенсивности колебаний СВЧ, содержащие генератор СВЧ, волновод, передающий и приемный рупоры, между которыми помещен материал, и индикатор колебаний, включенный в схему фазочувствительного усилителя, питающего электродвигатель, уравновешивающий сигнал индикатора и перемещающий стрелку выходного прибора. В этих устройствах в погрешность измерения входит сумма погрешностей индикатора, усилителя и показывающего прибора. Ток индикатора уменьщается с ростом влажности, и при значительном ослаблении мощности в материале измерение становится невозможным или недостаточно точным. Изменения толщины материала, его плотности и температуры также влекут за собой погрешности измерения влажно|(ги. Влияние перечисленных факторов особенно усиливается при автоматизации измерений.

В предлагаемом устройстве для повышения точности волновод выполнен из двух параллельных каналов с индикаторами, в одном из которых помещен материал, а в другом - поглощающий аттенюатор, связанный с электродвигателем для выравнивания интенсивности излучения в обоих каналах волновода. Л1ерой влажности является ослабление, вносимое аттенюатором в волноводный тракт. В устройстве может быть использован один индикатор. Для этого параллельные каналы волновода в местах их разветвления и схождения снабжены синхронными и синфазными переключателями, выполненными, например, в виде ферритовой заслонки с обмоткой, питаемой переменным током заданной частоты.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого прибора; на фиг. 2 - та же

схема с одним индикатором;.на фиг. 3 - вычислительная приставка.

Двухканальная волноводная система возбуждается клистронным генератором /, волноводный тройник 2 служит делителем мощности, распределяющим пополам мощность генератора 1 между ветвями волноводной системы: измерительной 3 и сравнительной 4. Первая ветвь содерл ит передающий 5 и приемный 6 рупоры. В свободное пространство

между рупорами вводится исследуемый материал 7. Для строгого фиксирования положения материала относительно рупоров служит приспособление 8, которое может иметь различное конструктивное исполнение: кювету прямоугольного сечения или отрезок трубы, изготовленные из диэлектрика - для жидкостей, кювету или трубу с питателем непрерывного действия, например шнековым, - для сыпучих материалов.

содержит два последовательных переменных аттенюатора; используется для настройки нзля и W - для измерения. Кроме того, оое ветви содержат развязываюидие аттенюаторы И и оконечные нагрузки 12. аУ1ош,ности, прошедшие через материал / и аттнюаторы У и lU, измеряются при помощи индикаторов - 1шлупроводниковых диодов и Ii. Разность токов диодов, измеренная с помощью измерительной схемы 1;, подается на электронный усилитель, состоящий из усилителя лЬ наирял ения и фазочувствительного усилителя 7,/ мощности. К выходу последнего подключен реверсивный двигатель li, который может находиться в механическом сцеплении с приводом аттенюатора У или W.

для периодической настройки «электрического нуля влагомера аттенюатор И устанавливается в ноложение, соответствующее минимальному ослаолению, а двигатель 7й вводится в сцепление с аттенюатором У. При этом в приспособление вводится эталонный оОразец, например материал с влажностью равной нулю или же нижнему пределу щкалы влагомера, что позволяет лучще использовать шкалу измерительного аттенюатора, талонным материалом может также служить вода. Ь этом случае влагомер используется для контроля и регулирования содержания твердой фазы в воде, концентрации водных суспензии и т. п. Независимо от выбранного эталона следящая система воздействует на аттенюатор 9 до тех пор, пока разность токов детекторов не станет равной нулю; это положение аттенюатора остается неизменным до следующей пастройки нуля. В рабочем состоянии между рупорами находится контролируемый материал, а двигатель имеет сцепление с аттенюатором W и непрерывно приводит его в положение, при котором разностный сигнал детекторов равен нулю. Положение аттенюатора W характеризует изменение интенсивности колеоаний СВ4 и исследуемом материале по сравнению с эталоном. С аттенюатором W связан указатель 1У, перемещающийся по щкале 20 выходного прибора, градуированной в процентах влажности для данного материала.

Для уменьшения влияния на результаты измерения характеристик индикаторов устройство может быть выполнено с одним индикатором (см. фиг. 2). При этом параллельные каналы волновода в местах их разветвления и схождения быть снабжены синхронными и синфазными переключателями 2i и 22 в каждом тройнике 2 и 2i. При положениях переключателей, обозначенных сплощной линией, вся мощность СЕЧ направляется в измерительную ветвь 3, при положении, обозначенном пунктиром, - в сравнительную ветвь 4.

мой током переменной частоты. В общем плече приемпого тройника установлен индикатор 24, на который поочередно с постоянной частотой ноиадает излучение, прошедшее соответственно через волноводную ветвь У или 4. При равенстве обеих мощностей индикатор дает только некоторый постоянный сигнал.

Первые каскады электронного усилителя 25 представляют собой усилитель переменного тока. ьсли мощности неравны, переменная составляющая напряжения индикатора имеет амплитуду, зависящую от величины разности мощностей, и фазу, определяемую знаком этой разности. Следящая система (фазочувствительный усилитель 17 и реверсивный двигатель 18) вращает аттенюатор (9 или 10) в том или ином направлении (в зависимости от фазы сигнала рассогласования) до достижения равенства обеих мощностей. Настройка

на нуль и измерение влажности производится по этой схеме таким же образом, как и по схеме на фиг. 1.

В устройстве нредусмотрена также автоматическая коррекция колебаний плотности,

толщины и температуры материала. У сыпучих материалов постоянное уплотнение можно создать в приспособлении И. Однако в большинстве случаев, например у листовых материалов, нет возможности стабилизировать перед измерением влажности плотность и толщину (размер по направлению передачи излучения) материала. Для устранения погрешностей, связанных с влиянием указанных величин, устройство снабжено вычислительной

приставкой непрерывного действия, в которую непрерывно поступает информация от влагомера СВЧ и бесконтактных измерителей плотности и толщины, а температуры материала (фиг. 3). Параметры материала измеряются одновременно с помощью следующих приборов: автоматического влагомера СВЧ 26, выполненного но одной из предложенных схем; автоматического измерителя 27 ослабления бета- или гамма-излучения; автоматического низкотемпературного радиационного пирометра 28.

Если сигналы блоков 26, 27 и 28 представляют собой напряжения, то для непрерывного получения результирующего сигнала можно

применить вычислительную приставку, состоящую из типовых блоков электронных моделирующих машин: блока деления 29, инверторного 30 и суммирующего 31 усилителей. К суммирующего усилителя подключен.

приоор 32, непрерывно показывающий, записывающий и регулирующий влажность материала.

Предмет изобретения

риал, и индикатор колебаний, включенный в схему фазочувствительного усилителя, питающего электродвигатель, уравновешивающий сигнал индикатора и перемещающий стрелку выходного прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, волновод выполнен из двух параллельных каналов с индикаторами, в одном из которых помещен материал, а в другом - поглощающий аттенюатор, связанный с электродвигателем для выравнивания интенсивности излучения в обоих каналах волновода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью использования одного индикатора, параллельные каналы волновода в местах их разветвления и схождения снабжены синхронными и синфазными переключателями, выполненными, например, в виде ферритовой заслонки с обмоткой, питаемой переменным током заданной частоты.

ff

-I 1 Л 4

. /

il

г I I I

L