АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЛАГОМЕР СВЧ Советский патент 1971 года по МПК G01N23/14 

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны автоматические влагомеры СВЧ, содержащие излучающую рупорную антенну, включенную в цепь генератора колебаний СВЧ, опорную ветвь с диодной секцией, приемную рупорную антенну, подключенную lia вход уравновешивающего аттенюатора, блок сравнения, выполненный в виде дифференциального усилителя, и выходное устройство, не достаточно надежны и точны.

Целью нзобретения является повышение надежности, точности и быстродействия измерений.

Для достижения ноставленной цели в предлагаемом влагомере уравновешивающий аттенюатор выполнен в виде полупроводникового элемента, например «-(-р-г-л-структуры, к р-слою которого подключено выходное устройство, причем для получения требуемого характера зависимости выходного сигнала от измеряемой влажности /г-1г-р-/-/г-структура аттенюатора вынолнена смещаемой относительно геометрических осей волновода.

Кроме того, выходное устройство снабжено дополнительными входами для подачи формируемых, напрнмер, вычислительными блоками сигналов, что уменьшает погрешность от влияния мешающих факторов.

влагометра; на фиг. 2 - схема включення /1-1-/7-г-/ьструктуры относительно геометрнческих осей волновода; на фиг. 3 - схема выходного суммирующего устройства. Колебания СВЧ ностунают от генератора / через ферритовый вентиль 2 в передающую антенну 3 и проходят через исследуемый материал 4 в приемный волновой тракт, содержащий антенну 5 н измернтельный полунроводнпковый аттенюатор 6. Ирощедшую мощность измеряют с иомощью детекторной секпин 7. Опорпый электрнческнй сигнал нолучают детектнрованнем днодом 8 части падающей энергии, выделенной с помощью ответвптеля 9. Сравнение измерительного н опорного сигналов осуществляется в дифференциальном усилителе 10, выходной ток которого используется для управления аттенюатором 6. Цепь управления аттенюатора содержит выходное устройство //, с выхода 12 которого получают выходной сигнал влаго.мера, ностунающий на ноказывающее, записывающее нлн регулирующее устройство, Q информационную систему и т. п. (на чертеже не показано). На входы 13 элемента 11 могут поступать снгналы, несущие информацню о значениях нараметров, влняющих на результаты измереиия. В аттенюаторе используются тре.хэлектродиз двух диодов, соединенных одноименными электродами; центральный вывод используется для подвода управляющего тока. Эти элементы образуют щелевой модуль, нозволяющий создать волноводное регулирующее уст- 5 ройство, имеющее минимальные размеры и вес порядка десятков граммов. Предлагается бинарная система включения л-(г-р-/-л.-структур между двумя трехдецибальными направленными ответвителями со Ю связью по узкой стенке волновода, благодаря чему обеспечивается отсутствие отраженного сигнала на входе устройства. Кроме того, можно получить равномерную щкалу в единицах влажности, то есть линеаризовать за- 15 висимость силы тока управления аттенюатора от влажности материала. Для этого предлагается несимметричное включение n-i-p-i-nструктуры относительно геометрических осей волновода, показанное схематически на 20 фиг. 2, где 14 - полупроводниковые элементы, 15 - резонансная диафрагма, 16 - волновод, 17 - управляющий электрод. Можно при этом подобрать положение n4i-p-i-nструктур, для которого зависимость ослабле- 25 ния от силы тока управления диодов в выбранном динамическом диапазоне измерения линейна. Дополнительным преимуществом предлагаемого смещения полупроводниковых элементов являются уменьщение мощности 30 управления и повыщение щирокополосности аттенюатора. Смещение п-|/-р-г-п-элемента осуществляется при настройке влагомера па определенный материал или группу материалов. В описываемом влагомере использовапа электрическая цепь управления диодным аттенюатором в качестве выходной цени влагомера. При этом, вводя сопротивление в цепь управления аттенюатора, можно просто 40 получить аналоговый унифицированный электрический сигнал тока или напряжения, что позволяет использовать влагомер в системе ГСП. Кроме того, можно удобно и просто осуществить автоматическую компенсацию 45 погрешностей влагомера, вызванных изменениями параметров (температура, плотность, массовая толщина и т. п.) исследуемого материала. 35 В качестве примера на фиг. 3 приведена схема выходного суммирующего устройства, на которой ii обозначает ток усилителя Ю, то есть основную составляющую выходного сигнала влагомера, ja - выходной ток устроиства для измерения температуры материала, is - выходной ток устройства для измерения плотности материала. Выходное напряжение будет: i + s + h ± .|. ± + J + J вых lf 3 Если подобрать знаки токов /з и /з, а также значения сопротивлений Ri, RZ, Кз, RBKX применительно к знакам и удельным значениям погрещностей от техмпературы и плотности материала, то напряжение t/пых будет являться скорректированным сигналам, величина которого зависит только от влажности материала, Предмет изобретения 1. Автоматический влагомер СВЧ, содержащий излучающую рупорную антенну, включенную в цепь генератора колебаний СВЧ, опорную ветвь с диодной секцией, приемную рупорную антенну, подключенную на вход уравновещивающего аттенюатора, блок сравнения, выполненный в виде дифференциального усилителя, и выходное устройство, отличающийся тем, что, с целью новыщения надежности, точности и быстродействия измерений, в нем уравновещивающий аттенюатор выполнен в виде полупроводникового элемента, например /г-/-/7Л-п-структуры, к р-сло о которого подключено выходное устройство. 2. Влагомер по п. 1, отличающийся тел:, что, с целью лолучепия требуемого характера зависимости выходного сигнала от измеряемой влажности, ге-/-р- 1-п-структура аттенюатора выполнена смещаемой относительно геометрических осей волновода. 3. Влагомер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешностей от влияния мешающих факторов, выходное устройство снабжено дополнительными входами для подачи формируемых, например, вычислительными блоками сигналов.

ГТП

ш /-I I

Ш / L,1 I,)

.1