Сверхвысокочастотное устройство дляизМЕРЕНия диэлЕКТРичЕСКОй пРОНи-цАЕМОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в контрольно-измерительной технике для измерения влажности диэлектрических материалов.

Известно сверхвысокочастотное устройство для измерения диэлектрической проницаемости, содержащее генератор, соединенный с излучающей антенной, детектор и индикатор .

Однако известное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Для этого в сверхвысокочастотное устройство для измерения диэлектрической проницаемости, содержащее генератор, соединенный с излучающей антенной, детектор и индикатор, введены толщиномер и последовательно соединенные усилитель, формирующий блок, триггер и ключ, другой вход которого соединен с выходом толщиномера, при этом вход детектора жестко соединен с измерительным наконечником толщиномера на расстоянии, кратном половине длины волны от поверхности исследуемого материала, а его выход соединен с входом усилителя, а индикатор включен на выходе ключа.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства. Устройство содержит генератор 1, излучающую антенну 2, детектор 3, усилитель

4, формирующий блок 5, триггер 6, ключ 7,

толщиномер 8, измерительный наконечник

9 толщиномера, индикатор 10.

Сверхвысокочастотное устройство для измерения диэлектрической проницаемости работает следующим образом.

В исходном положении ролик 11 толщиномера 8 касается металлической поверхности форматного барабана 12. По мере увеличения толщины асбестоцементного наката на форматном барабане 12 ролик 11 отходит, увлекая за собой жестко связанный с измерительным наконечником 9 детектор 3, и расстояние его от поверхности наката

все время остается постоянным и кратным 1/2 длины волны (на практике половине длины волны). Показания толщиномера 8 через ключ 7 проходят на индикатор 10. От излучающей антенны 2, подключенной к генератору 1, электромагнитные колебания СВЧ с плоским фронтом и длиной волны К распространяются нормально к поверхности материала 13, расположенного на металлической отражающей подложке, которой в

частном случае в процессе изготовления

асбестоцёмёнтного наката является поверхность форматного барабана 12 листоформомочной машины. Отраженные от поверхности материала 13 электромагнитные колебания принимаются детектором 3. В процессе нарастания толщины материала 13 от нуля до некоторого заданного значения при некотором значении толщины di, меньщем заданной толщины наката d, устанавливается стоячая волна. При этом толщина наката такова, что в ней укладывается целое число полуволн ЛЕ , где Ке -длина волны

в материале 13, т. е. d, А - ,

где , 2, 3 (на практике выбираем ).

Поскольку Ks - -7. , то зная d и Я, можно определить диэлектрическую проницаемость материала из зависимости

f-V

2dJ

В момент возникновения стоячей волны детектор 3 попадает в узел стоячей волны и сигнал на усилителе 4 соответствует экстремальному значению. С усилителя 4 сигнал поступает на формирующий блок 5, вырабатывающий в момент возникновения стоячих волн сигнал, вызывающий срабатывание триггера 6. Сигнал с триггера 6 поступает на управляющий вход ключа 7, который размыкает связь толщиномера 8 с индикатором 10. Последний фиксирует значение, соответствующее толщине материала di, которая связана с диэлектрической проницаемостью приведенной выще зависимостью. Шкала индикатора 10 может быть отградуирована в единицах диэлектрической проницаемости или непосредственно в процентах влажности. По сигналу запускающего блока 14 устройство возвращается в первоначальное положение.

Описанный цикл измерения производится в течение каждого цикла загрузки форматного барабана 12.

Рабочая длина волны выбирается перед измерениями, исходя из конечиой толщины асбестоцёмёнтного наката и вероятных значений разброса величины е.

Формула изобретения

Сверхвысокочастотное устройство для измерения диэлектрической проницаемости, содержащее генератор, соединенный с излучающей антенной, детектор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, в него введены толщиномер и последовательно соединенные усилитель, формирующий блок, триггер, сигнал с которого поступает на управляющий вход ключа, другой вход которого соединен с выходом толщиномера, при этом вход детектора жестко соединен с измерительным наконечником толщиномера на расстоянии, кратном половине длины волны от поверхности исследуемого материала, а его выход соединен с входом усилителя, а индикатор включен на выходе ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М., «Физико-математическая литература, 1963, с. 306-307 (прототип).

/2