I ВС^ЮСЮЗНАй УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ) ПЙТЕНГНу-ТЕХИйЧгСР Советский патент 1973 года по МПК G01N22/04 

1

Изобретение относится к измерительной технике.

Известны устройства для измерения влажности сыпучих материалов по изменению интенсивности колебаний сверхвысоких частот (СВЧ), содержавшие генератор СВЧ, передающий н приемный волноводные тракты с антеннами, между которыми помещается материал, индикатор интенсивности колебаний, включенный в схему усилителя, питающего аттенюатор, который уравновещивает сигнал индикатора и перемещает стрелку выходного прибора.

Недостатком этих устройств является наличие сложного и громоздкого измерителя плотности, например гамма-плотномера.

Предложенное устройство для автоматического измерения влажности проще по конструкции благодаря тому, что кювета имеет постоянные геометрические размеры и снабжена преобразователем давления в электрическую величину, подключенным к одному из входов сумматора. К другому входу сумматора присоединен делитель напряжений в цепи питания уравновешивающего аттенюатора, выход сумматора нагружен на регистрирующий прибор, отградуированный в единицах влажности.

На фиг. 1 показана функциональная схема

предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Генератор сверхвысоких частот 1, нанример, клистронного типа соединен прямоугольным волноводом стандартного сечения с трехплечим волноБодным коммутатором 2, к двум другим плечам которого подключены опорный Л и измерительный Б каналы. Выход опорного канала Л, содержащего уравновещивающий аттенюатор 3, например р-/-л-типа соединен с одним из плеч Е (или Н) двойного волноводного моста 4. Ко второму плечу Н (или Е) моста 4 подключен измерительный канал Б, состоящий из невзаимных развязывающих элементов, например ферритовых вентилей 5 к 6, передающей 7 и приемной 8 антенн, между которыми помещена кювета 9 с контролируемым образцом 10. Боковые плечи моста 4 нагружены на детекторную секцию 11 и согласованную нагрузку 12. Детекторная секция П подключена к одному из входов усилителя 13, другой вход которого соединен с источником питания 14 коммутатора 2. Выход усилителя 13 включен в цепь питания аттенюатора 3, содержащую делитель напрял ений 15, который подключен к сумматору 16. Другой вход сумматора 16 соединен с преобразователем давления 17, например, электрического типа, на котором установлена

кювета 9 с образцом 10. Выход сумматора 16

нагружен на регистрирующий прибор 18. Вся установка имеет один блок питания 19.

Устройство работает следующим образом.

Клистронный генератор 1 возбуждает волноводную систему на сверхвысокой частоте релаксации молекул воды, равной 22 гц. С помощью коммутатора 2 энергия СВЧ-колебаний попеременно подается в опорный А и измерительный Б каналы со звуковой частотой, например 500 гц. При подключении измерительного канала СВЧ-сигнал проходит через невзаимные развязывающие элементы 5 и 6, обеспечивающие режим бегущей волны в приемном и передающем трактах, передающую 7 и приемную 8 антенны, между кото)ыми помещается кювета 9 постоянных геометрических размеров с контролируемым образцом 10, и поступает в одно из плеч Е (или Н) волноводного моста 4. В плечо Н (или Е) того же моста из опорного канала А приходит сигнал, амплитуда которого меняется аттенюатором 3. Таким образом, на детекторной секции 11 будет наводиться напряжение с частотой, в два раза превыщающей частоту переключения коммутатора 2 и составляющей например 100 гц.

Этот процесс иллюстрируется временной диаграммой на фиг. 2, где представлены эпюры напряжений в опорном /а и измерительном f/б каналах и на детекторной секции в первый момент после установки кюветы 9 с образцом 10.

Напряжение с детекторной секции 11 подается на усилитель 13 со схемой совпадения импульсов, куда постунает также сигнал опорной звуковой частоты от источника питания 14. ВыхЬдное напряжение усилителя 13, подаваемое на аттенюатор 3, изменяется до тех пор, пока напряжения f7a и И не уравняются по амплитуде. При этом затухание электромагнитной волны в аттенюаторе 3 и образце 10 будет равным. Напряжение, пропорциональное величине этого затухания, снимается с делителя 15 и подается на вход сумматора 16. Другим слагаемым сумматора 16 является напряжение, снимаемое с преобразователя давлений 17. Таким образом, на вход регистрирующего нрибора 18, отградуированного в единицах влажности, подается напряжение, малозависящее от плотности контролируемого материала в образце 10, поскольку

относительная влажность w, ослабление СВЧ энергии Л и плотность образца у связаны следующим соотнощением:

Р f(N) f(N)

W --

РО

р.

iV

где РВ - вес воды, содержащейся в образце; РО - вес влажного образца;

V - объем образца, l/ const; f(N)-функция поглощения СВЧ-энергии в материале, зависящая от количества воды в образце, его структуры.

Нредмет изобретения

Устройство для автоматического измерения влажности сыпучих материалов по изменению интенсивности колебаний СВЧ, содержащее генератор СВЧ, опорный и измерительный волноводные каналы, уравновещивающий

аттенюатор, приемную и передающую антенны, кювету для контролируемого материала, регистрирущий прибор и блок питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, кювета имеет постоянные геометрические размеры и снабжены преобразователем давления в электрическую величину, подключенным к одному из входов сумматора, другой вход которого соединен с делителем напряжений в цепи питания уравновешивающего аттенюатора, а выход нагружен на регистрирующий прибор, отградуированный в единицах влажности.

UB