Сверхвысокочастотный влагомер Советский патент 1981 года по МПК G01N22/00 

1

Изобретение относится к устройствам для исследования химических и физических свойств веществ и может использоваться для определения влажности материалов, например хлопкасырца.

Известен автоматический СВЧ влагомер, содержащий излучающую рупорную антенну, включенную в цепь генератора колебаний СВЧ, опорную ветвь с диодной секцией, приемную рупорную антенну, подключенную на вход уравновешивающего аттенюатора, блок сравнения, выполненный в 9иде дифференциального усилителя, и выходное устройство, в котором для повышения линейности выходного напряжения , подаваемого на вход уравновешивающего аттенюатора с блока сравнения , аттенюатор выполнен в виде пблупроводникового элемента п-i-р-1-п структуры, смещаемой относительно геометрических осей волновода LIJНедостатки автоматического СВЧ влагомера - низкая линейность выходного напряжения, воздействующего на уравновешивающий аттенюатор, обусловленная нелинейностью вольтамперных характеристик диодов детекторных секций, и сложность компенсации

нелинейности выходного напряжения путем перемещения n-i-p-t-n структу-, ры, причем компенсация нелинейности выходного напряжения во всем диапазоне вольтамперной характеристики диодов детекторных секций практически не в о зможн а.

Наиболее близким к предлагаемому является сверхвысокочастотный влаго10мер, содержащий генератор, соединенный с разветвителем мощности, одно плечо которого соединено с измерительным каналом, содержащим передающую антенну и приемную антенну,

15 соединенную с первым детектором, а другое плечо соединено с опорным каналом, содержащим уравновешиваквдий аттенюатор, соединенный со вторым детектором, причем оба

20 детектора соединены со входом блока сравнения, индикатор Г2}.

Однако изве,стный СВЧ влагомер имеет большую погрешность измерения и ограниченный диапазон измерения.

25

Цель и:зобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения.

Для этого в сверхвысокочастотный влагомер,, содержащий генератор, соединенный с разветвителем мощности.

ОДНО плечо которого соединено с измерительным каналом, содержащим передающую антенну и приемную антенну, соединенную с первым детектором, а другое плечо соединено с опорным каналом, содержащим уравновешивающий аттенюатор, соединенный со вторым детектором, причем оба детектора соединены со входом блока сравнения, индикатор, введены генератор линейно изменяющегося напряжения, генератор тактовых импульсов, генератор счетных импульсов и блок управления, причем один из входов блока управления соединен с выходом блока сравнения адва других входа Соединены с выходами генератора тактовых импульсов и генератора счетных импульсов, один выход блока управления соединен с индикатором, а-другой - с генерйто,ром линейно-изменяющегося напряжения, соединенного с другим входом уравновешивающего аттенюатора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема СВЧ влагомера.

Сверхвысокочастотный влагомер содержит генератор 1, соединенный с разветвителем 2 мощности, одно плечо которого соединено с измерительным каналом, содержащим передающую антенну 3 и приемную антенну 4, сое.диненную с первым детектором 5, а другое плечо соединено с опорным каналом, содержащим уравновешивающий аттенюатор б, соединенный со вторым детектором 7, причем оба детектора 5,7 соединены со входом блока 8 сравнения, генератор 9 линейно-изменяющегося напряжения, генератор 10,тактовых импульсов, генератор 11 счетных импульсов, блок 12 управления и индикатор 13, 14 (исследуемый материал) .

Сверхвысокочастотный влагомер работает следующим образом.

Поступающий с генератора 1 сигнал сверхвысокой частоты делится в разветвителе 2 мощности в пропорциональном отношении между опорным и измерительным каналами, а затем, пройдя исследуемый материал 14, ослабляется им и в блоке 8 сравнения в виде сигнала постоянного тока сранивается с сигналом опорного канала по которому в первый момент сигнал проходит без ослабления.

Периодически с паузой, достаточной для отработки цифропечати и визуального наблюдения результата измерения на индикаторе 13, например на цифровом табло, генератор 10 тактовых импульсов через блок 12 управления запускает одновременно генератор 11 счетных импульсов и генератор 9 линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН).

Получив разрешение от генератора 10 тактовых импульсов, импульсы с генератора 11 счетных импульсов через блок 12 управления начинают поступать на индикатор 13,до тех пор, пока ГЛИН 9 посредством уравновешивающего аттенюатора 6 не ослабит СВЧ энергию в опорном канале до знаЧения, равного значению мощности в измерительном канале, В момент равенства этих напряжений на выходе блока 8 сравнения вырабатывается сигнал, запрещающий прохождение импульсов с генератора 11 счетных импульсов на индикатор 13 и одновременно переводящий ГЛИН 9 в исходное состояние. Продолжительность работы ГЛИН 9, пропорциональная числу импульсов генератора 11 счетных импульсов, находится в прямой зависимости от влажности и определяется разностью приложенных к блоку 8 сравнения напряжений.

Предлагаемый СВЧ влагомер обеспечивает повышение точности измерений, расширение диапазона и увеличение быстродействия измерений.

Так, испытания предлагаемого СВЧ влагомера показали, что погрешность измерения затухания СВЧ энергии в диапазоне от О до 45 дБ составляет 0,65% (абс).

Формула изобретения

Сверхвысокочастотный влагомер, содержащий генератор, соединенный с разветвителем мощности, одно плечо которого соединено с измерительным каналом, содержащим передающую антенну и приемную антенну, соединенную с первым детектором, а другое плечо соединено с опорным каналом, содержащим уравновешивающий аттенюатор, соединенный со вторым детектором, причем оба детектора соединены со входом блока сравнения, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, в него введены генератор линейно изменяющегося напряжения, генератор тактовых импульсов, генератор счетных импульсов и блок управления,причем один из входов блока управления соединен с выходом блока сравнения, а два других входа соединены с выходами генератора тактовых импульсов и генератора счетных импульсов, один выход блока управления соединен с индикатором, а другой - с генератором линейно изменяющегося напряжения, соединенного с другим входом уравнов-ешивающего аттенюатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 315996, кл. G 01 N 23/24, 1970.

2.Бензарь В.К. Техника СВЧ влагометрии. Минск, 1974, с.250, рис.190 (прототип),

65