Устройство для измерения влажности сыпучих материалов Советский патент 1979 года по МПК G01N23/24 

Изобретение относнтся к технике измерения радиоволновым просвечиванием СВЧ-сигналом и может использоваться для измерения влажности почвы Известно устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержащее приемо-передающую часть, состоящую из генератора сверхвысокой частот;ы, передающей и приемной антен и индикатора, а также отражатель 1 Однако это устройство требует вве дения образца исследуемого материала в измерительную полость и измерение размеров образца, что значительно ус ложняет работу в полевых условиях. Целью изобретения является ускоре ние процесса измерения в естественных условиях залегания грунта. Дпя этого в устройстве для измерения влажности сыпучих материалов, содержащем приемо-передающую часть, состоящую из генератора сверхвысокой ча тоты, передающей и приемной антенн и индикатора, а также отражатель, отражатель выполнен в виде землеройного устройства, например совка или лопаты с рычагом, укрепленным с возможностью поворота на штанге, во внутренней полости которой расположена приемо-передающая часЛз. На фиг. 1 дано предлагаемое устройство, обшлй вид; на фиг. 2 - структурная электрическая схема приемо-передающей части устройства. Устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержит приемопередающую часть, состоящую из генератора 1 сверхвысокой частоты, передающей 2 и приемной 3 антенн и индикатора 4, а также отражатель 5, который выполнен в виде землеройного устройства, например совка или лопаты, с рычагом 6, укрепленным с возможностью поворота на штанге 1, во внут-. ренней полости которой расположена приемо-передающая часть, винт 8, с помощью которого осуществляется поворот штанги 7 относительно закрепленного в грунте отражателя 5, фиксаторы 9 . Кроме того, приемо-передающая часть содержит канализирующую систему 10, детектор 11 контроля излучаемой СВЧмрщности РО , индикатор 4, вмонтированный в конец штанги 7, детектор 12 с возбуждающим устройством, петлей или штырем, выступающим из штанги 7, батареи питания 13, схему сравнения 14, многопозидионный переключатель 15 и измерительный прибор 16. Устройство работает следующим образом. Помещают отражатель 5 (совок или лопату) в изг 1еряемый грунт и. поворачивают с помощью винта 8 и фиксаторов 9 штанги 7 в перпендикулярное положение относительно плоскости отражателя Электромагнитная волна Л от генератора 1 сверхвысокой частоты через канализирующую систему 10 и передающую антенну 2 распространяется в измеряемом грунте, мощность которой РО измеряется детектором 11, и для настройк устройства фиксируется индикатором 4 Распространяющаяся электромагнитная волна, достигнув отражателя 5, отразится от него и будет зафиксирована детектором 12 с помощью выступающего из штанги 7 возбуждающего устройства Схема сравнения 14 измеряет отношение %/Rj , которое пропорционально измеряемой влажности, где - мощность отраженной волны, причем измерение отношения - это измерение коэффициента затухания а электро магнитной энергии длиной волны Л в измеряемом грунте. Коэффициент затухания о. определяет ся через параметры исследуемого мате риала ,)УЁлгУ|Л§ 71-1), где.сО - угловая частота б - уделывая проводимость; Е - диэлектрическая проницаемость ; j« - магнитная проницаемость. Кроме того, Известна связь величин Е и 3 с влажностьюW . Так между влажностьюШ и сопротивлением R существует эмпирическая связь У та- Ь, .где а и b константы, зависящие от характера почвы, их численное значение лежит в интервале 1,5-2, причем - fTneр - удельное сопротивление Диэлектрическая проницаемость поч вы Е , как многокомпонентной смеси выражается уравнением , у Vi n t Sit2E где Ej - диэлектрическая проницаемость составляющих фаз (в частности воды); 6 484 Vj - объемная концентрация составляющих в долях от единицы. Изменение влажности от 2,5% до 20 % приводит к изменению Е - почвы до 25-30. Выбор основных геометрических размеров предлагаемого устройства определяется выбором генератора 1 сверхвысокой частоты, т.е. рабочей длиной волны . Так расстояние от конца штанги 7 до отражателя 5 в рабочем положении не должно превышать глубины проникновения электромагнитной волны в грунт „ ЛУБ/ЯЕ где Е и Е - действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости грунта. Размер отражателя 5 должен удовлетворять условию - один из его размеров (например диагональ) должен быть liXo , где п 3-10. Важным является выбор расположения детектора 11, его оптимальное расположение определяется расстоянием & 2(S, отсчитываемым от передающей антенны 2. Предлагаемое устройство позволяет измерять влажность почвы без операции отбора почвенных образцов в условиях естественного залегания грунта. Формула изобретения Устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержащее приемопередающую часть, состоящую из генератора сверхвысокой частоты,; передающей и приемной антенн и индикатора, а также отражатель, отличающеес я тем, что, с целью ускорения процесса язмерени я в естественных условиях залегания грунта, отражатель выполнен Б виде землеройного устройства, например совка или лопаты, с рь1чагом, укрепленным с возможностью поворота на штанге, во внутренней полости которой расположена приемо-передгиощая часть. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кац Л. И., Трайтельман Л. А. Известия ВУЗов, серия Радиотехника, т. У1, 2.