УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1973 года по МПК G01N22/04 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для автоматического измерения влажности материалов.

Известные устройства аналогичного назначения, содержащие генератор СВЧ, передающую и приемную антенны, между которыми размещен исследуемый материал, блок сравнения, узкополосньш фильтр, фазочувствительный усилитель, связанный с реверсивным двигателем, и измерительный прибор, не обеспечивают достаточной чувствительности и точности измерения влажности исследуемого материала.

В предложенном устройстве блок сравнения выполнен в виде активного коммутационного элемента, представляющего собой два ферромагнитных сердечника, компенсационная обмотка и обмотки блокировки которых подключены к блоку питания через регулировочные потенциометры, приводы которых механически связаны с реверсивным двигателем.

Это позволяет повысить чувствительность устройства и точность измерения.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство состоит из передающего и приемного трактов, между которыми расположен исследуемый материал. Передающий тракт содержит клистронный генератор СВЧ /, волновод 2 с аттенюатором 3 и изолятором 4 в виде ферритового вентиля и передающую ан1тенну 5. Волноводная линия 2 снабл ена направленным ответителем 6, связанным с детектором 7 опорного сигнала.

Приемный тракт содержит приемную антенну 5, волновод 2, с изолятором 4 аттенюатором 8 и рабочим детектором 9. Опорный 7 и рабочий 9 детекторы связаны с управляющей обмоткой 10, служащей одновременно входной и выходной обмоткой активного магнитного коммутационного элемента 11 с двумя сердечниками 12, выполняющего роль элемента сравнения. Обмотка 13 высокочастотного питания элемента 11 подключена к генератору 14 высокочастотного питания, а его компенсационная обмотка 15 и обмотка 16 блокировки через р-егулировочные нотен-, циометры 17 - к блоку 18 питания. Для согласования опорного и рабочего сигналов по фазе на входе элемента 11 включены переменная емкость 19 и фазосдвигающий контур 20, Па выходе элемента // включен узкополосный фильтр 21, настроенный на частоту

второй гармоники напряжения питания и связанный с фазочувствительным усилителем 22, управляющим реверсивным двигателем 23, механически связанным с приводом регулировочных потенциометров 17 и соединенным с

измерительным прибором 24.

Устройство работает следующим образом.

Генератор / вырабатывает сверхвысо частотные электромагнитные колебания, часть которых, регулируемая аттенюатором 3, по волноводу 2 через изолятор 4, соединительную секцию и передающую антенну 5 попадает на исследуемый материал, а ослабленная часть через направленный ответвитель 6 - на олорный детектор 7. Преобразуясь в низкочастотный сигнал, т. е. медленно меняющийся во времени по отнощению к периоду тока генератора 14 питания, поступает на управляющую обмотку 10 активного магнитного коммутационного элемента //. Сигнал, прощедщий через исследуемый материал, принимает приемная антенна 5 и передает его по волноводу 2 в рабочий детектор 9, где он, преобразуясь в низкочастотный сигнал, поступает также в управляющую обмотку 10.

В управляющей, т. е. выходной обмотке 10, индуцированные указанными сигналами э.д.с. направлены встречно и в случае равенства компенсируют друг друга. Тогда одному высокочастотному полю в сердечниках 12 соответствует нулевой выходной сигнал. Если в управляющей обмотке 10 действует результирующий ток постоянного или низкочастотного сигнала, то в силу нелинейности связи В (Я), где Я - напряженность магнитного поля, В - магнитная индукция ферромагнитного материала сердечников, происходит нарущение симметрии процессов, вызванное полем входного сигнала, в результате чего появляются четные гармоники в выходном напряжении. Узкополосный фильтр 21 выделяет сигнал, спектр которого находится в окрестности второй гармоники частоты питания. Этот сигнал передает на выход информацию о действующем входном сигнале, соответствующем определенному значению влажности исследуемого материала.

Сигнал с выхода узкополосного фильтра 21 усиливается фазочувствительным усилителем 22 по мощности до величины, достаточной для управления реверсивным двигателем 23, который перемещает стрелку измерительного прибора 24 и движки регулировочных потенциометров в компенсационной схеме пропорционально величине выходного сигнала, несущего информацию о влажности исследуемого

материала.

Выключение активного магнитного коммутационного элемента 11 осуществляется созданием током обмотки 16 блокировки магнитных полей в сердечниках 12, направленных

встречно при изменении положения движка потенциометров 17. В результате этого не возникает взаимодействия в сердечниках 12 линейных и новых гармонических составляющих. Требование в отношении линейности и динамического диапазона передачи входного сигнала удовлетворяется, так как работа элемента 11 в качестве магнитного усилителя осуществляется в режиме нуль-органа схемы сравнения опорного и рабочего сигналов. При

этом сравнение проводится по суммарному магнитному потоку в сердечниках, цепи входа и компенсирующего сигнала гальванически разделены, выключение сердечников 12 за счет подачи больщого постоянного тока в обмотки 16 блокировки одновременно приводит к выключению и цепи обратной связи.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического измерения влажности материалов, содержащее генератор СВЧ, передающую и приемную антенны, между которыми размещен исследуемый материал, блок сравнения, узкополосный фильтр,

фазочувствительный усилитель, связанный с реверсивным двигателем, и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повыщения чувствительности и точности измерения, в нем блок сравнения выполнен в виде

активного коммутационного элемента, представляющего собой два ферромагнитных сердечника, компенсационная оомотка и обмотки блокировки которых подключены к блоку питания через регулировочные потенциометры,

приводы которых механически связаны с реверсивным двигателем.