УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ Советский патент 1969 года по МПК G01N22/04 

Известны устройства для измерения влажности строительных материалов (кирпич, гипс, бетон, цемент, песок и др.) по изменению интенсивности колебаний прошедших через материалы сверхвысоких частот, содержание генератор СВЧ, аттенюатор, рупорные, излучающую и приемную антенны, детектор сигнала и приемное устройство.

В таких прямопоказывающих приборах калиброванный nqpeMeHHbm аттенюатор и рупорную измерительную кассету с исследуемым материалом включают последовательно. Величину затухания мощности сверхвысоких частот в материале определяют как разность показаний калиброванного аттенюатора при пустой кассете и .наполненной исследуемым материалом, причем мощность сигнала сверхвысоких частот на выходе рупорной измерительнсй кассеты должна быть постоянной. Ее измеряют при помощи специального приемного устройства (по схеме прямого усиления или супергетеродипной схеме).

Точность измерения при помощи приборов зависит от стабильности коэффициента усиления приемного устройства.

Предлагаемое устройство отличается тем, что, с целью повыщения точности измерения, параллельно детектцру сигнала на вход приемного устройства подключен детектор шума, управляемый от коммутатора, который связан с синхрогенератором, соединенным через модулятор с генератором СВЧ.

На фиг. 1 показана функциональная схема

прибора; на фиг. 2 - принципиальная схема

коммутатора с детекторами сигнала и щумов.

Устройство содержит синхрогеператор /, импульсный модулятор 2, генератор сверхвысокой частоты 3, калиброванный переменный аттенюатор 4, рупорный излучатель 5 и приемный рупор 6, между которыми помещают исследуемый материал 7, преобразователь 8, усилитель 9, коммутатор 10, пиковый детектор

сигнала //, детектор шумов 12, преобразователь постоянного напрян ения в переменное 13, усилитель 14, фазочувствительный каскад 15 и реверсивный двигатель 16. Коммутатор и детекторы сигнала и шумов,

изображенные на фиг. 2, позволяют раздельно получить напряжения полезного сигнала и собственных шумов. Коммутатор содержит два транзистора: транзистор 17 запирается во время действия импульсного сигнала, а

Детектор сигнала 11 представляет собой пиковый детектор, а детектор шумов /2 выполнен по обычной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Синхрогенератор / управляет работой модулятора 2, который осуществляет импульсную модуляцию генератора сверхвысокой частоты 3. Длительность радиоимпульса на выходе генератора 3 определяется импульсами синхрогенератора 1. Напряжение сверхвысоких частот с выхода генератора 3 поступает на вход рупорной излучающей аитенны 5 через калиброванный переменный аттенюатор 4. Электромагнитная волна проходит через исследуемый материал 7. При этом ее амплитуда уменьшается за счет диссипативных потерь в материале и поступает на рупорную приемную антенну 6, а затем в преобразователь 8, усилитель 9 и коммутатор 10. Коммутатор, управляемый импульсами от синхрогенератора 1, подключает к выходу усилителя 9 детектор шумов 12 во время паузы работы генератора 3 и пиковый детектор сигнала 11 во время работы генератора 3. Детектор 12 обладает небольшой постоянной времени, однако достаточной для того, чтобы напряжение .на его входе практически не изменялось в период прохождения радиоимпульса (время работы генератора импульсов намного меньше паузы между импульсами).

Разность между частью напряжения сигнала с выхода пикового детектора сигнала // и напряжением шумов с выхода детектора шумов 12 подается на схему управления реверсивным двигателем 16, который при помощи аттенюатора 4 устанавливает определенный уровень сигнала на входе приемного устройсчва, при котором будет выдержано наперед заданное значение сигнал-шум.

Схема управления двигателем состой г из преобразователя постоянного напряжения в переменное 13, усилителя 14, фазочувствительного каскада 15. С осью двигателя 16 связана шкала, по которой отсчитывают ослабление мощности сверхвысоких частот в исследуемом материале.

Принятый и усиленный импульсный сигнал вместе с шумами подается с выхода последнего каскада усилителя Р на транзисторы 17 и 18 коммутатора 10 (фиг. 2). Па базу тралзистора 77 подается напряжение от синхрогенератора, которое запирает этот транзистор во время действия импульсного сигнала. Во время паузы этот транзистор открыт, так как на его базу подаются импульсы отрицательной полярности, длительность которых равна времени паузы. Па базу транзистора 18 подается напряжение от синхрогенератора в противофазе с напряжением, подаваемым на транзистор 17, поэтому пиковый детектор сигнала 11 подключается к выходу усилителя 9 на время действия сигнала. Па выходе детектора шумов 12 получается постоянное напряжение, равное среднему значению напряжения шумов, а на выходе иикового детектора 11 получается постоянное напряжение, равное амплитуде принимаемого сигнала. Эти напряжения используются для компенсационного режима работы прибора.

Для большинства строительных материалов (песок, кирпич, затвердевший бетон, цемент и др.) имеется почти линейная зависимость между затуханием сверхвысоких частот в децибеллах и относительной влажностью. Поэтому шкала аттенюатора может быть прокалибрована непосредственно в величинах относительной влажности для определенного материала.

Методика определения влажности на приборе следующая.

Перед началом работы прибор проверяют при помощи образца из исследуемого материала с нулевой или известной влажностью, который помещают в измерительную кассету. Затем в кассету закладывают исследуемый Maieриал, и прибор автоматически отрабатывает переменный аттенюатор в соответствующее положение (при котором на входе приемного устройства будет сигнал с наперед заданным значением сигнал/шум). По шкале аттенюатора отсчитывают величину влажности.

Предмет изобретения

Устройство для измерения влажности различных материалов на сверхвысоких частотах по измеиению интенсивности колебаний сверхвысоких частот, прошедших через материал, содержащее генератор СВЧ, аттенюатор, рупорные, излучающую и приемную алтенчы, детектор сигнала и приемное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, параллельно детектору сигнала на вход приемного устройства подключен детектор шума, управляемый от коммутатора, связанного с синхрогенератором, который соединен через модулятор с генератором СВЧ.

i-VM |WVWW |tlV

JLJL

1ПГ

«

IwwJ

Hh

,