CN101832953A - 一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔 - Google Patents

一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔 Download PDF

Info

Publication number
CN101832953A
CN101832953A CN201010186853A CN201010186853A CN101832953A CN 101832953 A CN101832953 A CN 101832953A CN 201010186853 A CN201010186853 A CN 201010186853A CN 201010186853 A CN201010186853 A CN 201010186853A CN 101832953 A CN101832953 A CN 101832953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
cavity
measuring
slit
resonator cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010186853A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101832953B (zh
Inventor
姜宇
乐永波
扬帆
伍越
孙岳忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN2010101868530A priority Critical patent/CN101832953B/zh
Publication of CN101832953A publication Critical patent/CN101832953A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101832953B publication Critical patent/CN101832953B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔，具体为一种用缝隙阵分裂式圆柱谐振腔进行水分测量的方法。本发明由锁相环、功率放大器、缝隙阵分裂式圆柱谐振腔、功率测量模块、混频器、分频电路、频率测量模块、主控器、显示器组成。方法包括：微波信号供给主谐振腔；功率测量模块检测输入及输出功率；混频及分频后通测量谐振频率；主控器处理测得频率和参数|S21|2，描绘洛伦兹曲线，最后计算物质水分值。专用测量谐振腔包括主谐振腔和辅谐振腔，各有一个SMA反级性公头连接孔，在缝隙处加入一块缝隙阵板，用固定板固定。该发明有效降低了分裂式圆柱谐振腔的功耗，测量过程中方向性更好，测量更准确。

Description

一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔
(一)技术领域
本发明涉及一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔，具体为一种用缝隙阵分裂式圆柱谐振腔进行水分测量的方法。
(二)背景技术
微波水分测量具有精度高，可靠性好，不损害物料结构及抗干扰能力强等优点，应用微波技术测量水分是近代水分测量的主要方法之一。在微波法测量水分中，水分传感器是最重要的一部分。
1988年Gordon Kent改进了复介电常数的无损测量技术，提出了用分裂式圆柱谐振腔来测量物料的复介电常数。分裂式圆柱腔要求物料必须是平的，若物料不平，如谷物、大豆等可以将其放在传送带上进行测量。对于本身就是平的物料，如纸，薄木板等，分裂式圆柱谐振腔测量精确度相对较高。随后，Gordon Kent又分析了分裂式圆柱谐振腔间隙中场的分布，提出了初始模型和计算复介电常数的近似求解方法。Michael D.Janezic等人在Gordon Kent的基础上用全波分析法分析了分裂式圆柱谐振腔在无损介电常数测量中的应用。最近，缝隙波导整列以其低损耗、高辐射效率和性能稳定等一系列优点而得到广泛的应用，但目前装置功耗较大，损耗相对过高[1～3]。
参考文献
[1]G.Kent and S.Bell，“The gap correction for the resonant-modedielectrometer”IEEE Trans.Instrum Meas.vol.45，pp98-101，Feb.1996.
[2]G.Kent，“Nondestructive permittivity measurement of substrates，”IEEE Trans.litstrum.Meas.，this issue，pp.102-106.
[3]Plamen I.Dankov  and Boyan N.Hadjistamov”Characterization ofMicrowave Substrates with Split-Cylinder and Split-Coaxial-CylinderResonators，”IEEE Trans.The 37th European Microwave Conference.Munich Germany.pp.933-936，Oct.2007.
(三)发明内容
本发明的目的在于提出一种功耗更小、测量更精确的物料水分测量方法。本发明的目的还在于提出一种用于物料水分测量方法的专用测量谐振腔。
本发明的目的是这样实现的：
本发明采用由锁相环即PLL倍频器、微波功率放大器、缝隙阵分裂式圆柱谐振腔、功率测量模块、混频器、分频电路、频率测量模块、主控器、显示器组成测量装置，具体测量步骤如下：
(1)利用测量系统中的锁相环即PLL倍频器产生不同频率的微波信号，微波信号的功率经过放大后提供给主谐振腔；
(2)用微波功率测量模块检测主谐振腔的输入信号及辅谐振腔的输出信号；
(3)辅谐振腔输出的微波信号经过混频器与本振进行混频及分频，通过频率测量模块测量出谐振腔的谐振频率；
(4)通过主控器处理测得的频率和参数|S21|2，
Figure GSA00000140763000021
Pout为谐振腔输出功率，Pin为谐振腔输入功率，描绘洛伦兹曲线，最后通过曲线计算出该物质的水分值并将水分值显示在显示器上。
用于该方法的物料水分专用测量谐振腔包括半圆柱形的主谐振腔和辅谐振腔，主谐振腔和辅谐振腔上各有一个SMA反级性公头连接孔，主谐振腔和辅谐振腔间有缝隙，在缝隙处加入一块缝隙阵板，主谐振腔和辅谐振腔用固定板固定。缝隙阵板上有对称分布的两组缝隙阵，每组缝隙阵由均匀分布的水平缝隙组成。
本发明有以下有益效果：专用测量谐振腔配合该方法，利用缝隙天线的辐射原理，使辐射更均匀，降低了分裂式圆柱谐振腔的功耗，增加了缝隙阵后，谐振腔的驻波比变得更好，保证了谐振腔是谐振在TE011模式，被测物料在通过谐振腔区域受局部水分不均的影响更小，得到的水分测量值方向性更好，更准确，不会因为某部分水分不均而产生误报，确保测量更精确。
(四)附图说明
图1是测量电路系统示意图。
图2是本发明的上下两等角轴测图。
图3是本发明的俯视图。
图4是图3的B-B剖面图。
图5是三种形式谐振腔的驻波比曲线图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
实施例
如图1所示锁相环即PLL倍频器与微波功率放大器连接产生信号提供给缝隙阵分裂式圆柱谐振腔的主谐振腔；微波功率测量模块和缝隙阵分裂式圆柱谐振腔的主谐振腔连接测量输入功率；微波功率测量模块和缝隙阵分裂式圆柱谐振腔的辅谐振腔连接测量输出功率；混频器分别与缝隙阵分裂式圆柱谐振腔的辅谐振腔、分频电路连接，辅谐振腔输出的微波信号与本振进行混频后再分频，通过频率测量模块测量谐振频率；频率测量模块与主控器连接，通过主控器处理测得的频率和参数|S21|2，
Figure GSA00000140763000031
Pout为谐振腔输出功率，Pin为谐振腔输入功率，描绘洛伦兹曲线，最后通过曲线计算出该物质的水分值并将水分值显示在显示器上。
如图2、图3所示，物料水分专用测量谐振腔包括半圆柱形的主谐振腔2和辅谐振腔3，每个腔体上有一个SMA反级性公头连接孔4，两个腔体间有长200mm，宽20mm的缝隙，在缝隙处加入一块缝隙阵板5，两谐振腔的上下两端用固定板固定。如图4所示，缝隙阵板的缝隙阵由对称分布在板上的两组小缝隙阵组成，每组小缝隙阵由均匀分布的水平缝隙组成。针对2.45GHz的频率，取缝隙长l＝70mm，缝宽w＝4.4mm，缝隙阵板的厚度为1.2mm，缝隙一共8对16个。

Claims (3)

1.一种物料水分测量方法，其特征是采用由锁相环即PLL倍频器、微波功率放大器、缝隙阵分裂式圆柱谐振腔、功率测量模块、混频器、分频电路、频率测量模块、主控器、显示器组成测量装置，其具体测量步骤如下：
(1)利用测量系统中的锁相环即PLL倍频器产生不同频率的微波信号，微波信号的功率经过放大后提供给主谐振腔；
(2)用微波功率测量模块检测主谐振腔的输入信号及辅谐振腔的输出信号；
(3)辅谐振腔输出的微波信号经过混频器与本振进行混频及分频，通过频率测量模块测量出谐振腔的谐振频率；
(4)通过主控器处理测得的频率和参数|S21|2，
Figure FSA00000140762900011
Pout为谐振腔输出功率，Pin为谐振腔输入功率，描绘洛伦兹曲线，最后通过曲线计算出该物质的水分值并将水分值显示在显示器上。
2.一种物料水分专用测量谐振腔，其特征是包括半圆柱形的主谐振腔和辅谐振腔，主谐振腔和辅谐振腔上各有一个SMA反级性公头连接孔，主谐振腔和辅谐振腔间有缝隙，在缝隙处加入一块缝隙阵板，主谐振腔和辅谐振腔用固定板固定。
3.根据权利要求2所述的一种物料水分专用测量谐振腔，其特征是：所述的缝隙阵板上有对称分布的两组缝隙阵，每组缝隙阵由均匀分布的水平缝隙组成。
CN2010101868530A 2010-05-31 2010-05-31 一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔 Expired - Fee Related CN101832953B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101868530A CN101832953B (zh) 2010-05-31 2010-05-31 一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101868530A CN101832953B (zh) 2010-05-31 2010-05-31 一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101832953A true CN101832953A (zh) 2010-09-15
CN101832953B CN101832953B (zh) 2011-11-16

Family

ID=42717096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101868530A Expired - Fee Related CN101832953B (zh) 2010-05-31 2010-05-31 一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101832953B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102064374A (zh) * 2010-12-17 2011-05-18 哈尔滨工程大学 基于异向介质的分裂式谐振器
CN109884087A (zh) * 2019-04-22 2019-06-14 哈尔滨工业大学 基于二维带状MoO3纳米材料的高灵敏度微波湿度传感器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06160306A (ja) * 1992-11-20 1994-06-07 Saika Gijutsu Kenkyusho マイクロ波を用いた水分計測方法及びその装置
US5650787A (en) * 1995-05-24 1997-07-22 Hughes Electronics Scanning antenna with solid rotating anisotropic core
CN2703255Y (zh) * 2004-06-14 2005-06-01 上海恒尚自动化设备有限公司 用于检测物质质量和水分的检测装置中的微波谐振腔
CN1715891A (zh) * 2004-06-14 2006-01-04 上海恒尚自动化设备有限公司 利用微波进行物质的质量和水分检测的方法及其谐振腔
US7068050B2 (en) * 2002-02-04 2006-06-27 Mississippi State University Moisture and density detector (MDD)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06160306A (ja) * 1992-11-20 1994-06-07 Saika Gijutsu Kenkyusho マイクロ波を用いた水分計測方法及びその装置
US5650787A (en) * 1995-05-24 1997-07-22 Hughes Electronics Scanning antenna with solid rotating anisotropic core
US7068050B2 (en) * 2002-02-04 2006-06-27 Mississippi State University Moisture and density detector (MDD)
CN2703255Y (zh) * 2004-06-14 2005-06-01 上海恒尚自动化设备有限公司 用于检测物质质量和水分的检测装置中的微波谐振腔
CN1715891A (zh) * 2004-06-14 2006-01-04 上海恒尚自动化设备有限公司 利用微波进行物质的质量和水分检测的方法及其谐振腔

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102064374A (zh) * 2010-12-17 2011-05-18 哈尔滨工程大学 基于异向介质的分裂式谐振器
CN109884087A (zh) * 2019-04-22 2019-06-14 哈尔滨工业大学 基于二维带状MoO3纳米材料的高灵敏度微波湿度传感器
CN109884087B (zh) * 2019-04-22 2021-07-13 哈尔滨工业大学 基于二维带状MoO3纳米材料的高灵敏度微波湿度传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN101832953B (zh) 2011-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Wideband gain enhancement of MIMO antenna and its application in FMCW radar sensor integrated with CMOS-based transceiver chip for human respiratory monitoring
CN1981190B (zh) 道路材料微波密度测量方法和设备
Lobato-Morales et al. Complex permittivity measurements using cavity perturbation technique with substrate integrated waveguide cavities
CN104900999A (zh) 一种基于集成电路工艺的太赫兹双频天线
CN110018361B (zh) 一种相控阵天线增益噪声温度比值测量方法及系统
JP3691812B2 (ja) 共振器を用いて複素誘電率を測定する方法および前記方法を実施する装置
Hasar et al. Application of varying‐frequency amplitude‐only technique for electrical characterization of hardened cement‐based materials
WO2022041641A1 (zh) 一种基于冷原子的微波功率测量装置及测量方法
Haddadi et al. 60-GHz near-field six-port microscope using a scanning slit probe for subsurface sensing
CN101832953B (zh) 一种物料水分测量方法及专用测量谐振腔
Torrisi et al. Microwave frequency sweep interferometer for plasma density measurements in ECR ion sources: Design and preliminary results
WO2005024439A3 (en) Tube array coil for quadrupole resonance (qr) scanning
CN113884760A (zh) 一种连续频率的原子微波混频装置及方法
CN100520289C (zh) 微波测量方法、测量装置以及振荡器
CN114665245A (zh) 一种无损伤介质柱的分离式介质谐振器
Nguyen et al. Measurement of complex permittivity by rectangular waveguide method with simple specimen preparation
Faverzani et al. Developments of microresonators detectors for neutrino physics in Milan
Dvorsky et al. Microwave surface conductivity measurement using an open-ended circular waveguide probe
Du et al. A fast calculation method for the receiving mutual impedances of uniform circular arrays
CN105445563A (zh) 测量bst陶瓷在x波段的参数的装置及方法
Cui et al. Design and development of compact coaxial to coplanar waveguide directional coupler for HPM measurement
Hasar et al. Simultaneous complex permittivity and thickness evaluation of liquid materials from scattering parameter measurements
Shi et al. A New Antenna Near-Field Measurement Method based on Rydberg Atoms
Yungchun et al. Characterization of electromagnetic properties by simulations using the double-ridged cavity
CN110940863B (zh) 一种基于集成有源放大器芯片的谐振传感器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111116

Termination date: 20170531

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee