CN106872490A - 基于雷达的水分测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于雷达的水分测试装置，包括水分测试仪和终端，所述水分测试仪为雷达型水分测试仪，所述雷达型水分测试仪包括水分测试仪发射探头、水分测试仪接收探头和雷达前端系统，所述雷达前端系统包括信号发生装置、功率放大器、微波检波器、滤波器和数字信号处理器。本发明利用微波雷达信号具有快速、无损伤、连续检测的特点，可以精确测量被测物体的水分含量。

Description

基于雷达的水分测试装置

技术领域

本发明涉及一种水分测试设备，具体涉及一种基于雷达的水分测试装置。

背景技术

雷达的意思为“无线电探测和测距”，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置，因此，雷达也被称为“无线电定位”，雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率、方位以及高度等信息。

雷达所起的作用和眼睛耳朵相似，事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同，其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波，雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息。

水分测试可以是工业生产的控制分析，也可以是工农业产品的质量检定；可以从成吨计的产品中测定水分也可以在实验室中仅用数微升试液进行水分分析；可以是含水量达百分之几至几十的常量水分分析，也可是含水量仅为百万分之一的痕量水分分析等等。

现有水分分析方法一般可分为两大类，即物理分析法和化学分析法，现有的物理分析法原理通常为电阻式、电容式和称重式，但由于精度不高，误差较大，致使大量粮食、种子、药材等物品在储存和运输过程中霉烂变质，造成巨额损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于雷达的水分测试装置，其利用微波雷达信号具有快速、无损伤、连续检测的特点，可以精确测量被测物体的水分含量。

本发明通过以下技术方案实现：

基于雷达的水分测试装置，包括水分测试仪和终端，所述水分测试仪为雷达型水分测试仪，所述雷达型水分测试仪包括水分测试仪发射探头、水分测试仪接收探头和雷达前端系统，所述雷达前端系统包括信号发生装置、功率放大器、微波检波器、滤波器和数字信号处理器；所述信号发生装置的输出端与功率放大器的输入端连接；所述功率放大器的输出端与水分测试仪发射探头连接；所述微波检测器的输入端与水分测试仪接收探头连接，微波检测器的输出端与滤波器的输入端连接；所述滤波器的输出端与数字信号处理器的输入端连接；所述数字信号处理器的输出端与终端连接。使用本发明时，雷达前端系统的信号发生装置产生雷达信号，产生的雷达信号通过水分测试仪发射探头朝一定的方向发射出去，发射出去的雷达信号碰到检测目标后反射给水分测试仪接收探头，水分测试仪接收探头将接收到的发射信号发送给雷达前端系统的微波检波器处理，经过检波的信号再经过滤波器和数字信号处理器传送给终端，用户可以通过终端得到检测目标的相关水分信息，从而完成水分测试工作。微波检波器是利用微波与物质的相互作用，一方面微波在碰到检测目标时会发生反射、散射和透射，另一方面微波还能与检测目标产生相互作用，此时的微波信号会受到材料中的电磁参数和几何参数的影响，微波检波器通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测目标的水分含量。由于雷达信号为毫米波，毫米波的工作频率介于微波和光之间，在整个工作过程中，本发明具有以下特点：1、微波雷达信号具有快速、无损伤、连续检测的特点，通过微波检波器可以精确测量被测物体的水分含量；2、由于微波频段的光子能量低，其对人体的辐射伤害低，使用起来安全环保；3、可在非接触情况下进行检测，减少工作人员的工作量。

进一步地，所述信号发生装置包括信号发生器、高频振荡器、隔离器和调相器，所述信号发生器的输出端分别与高频振荡器和调相器连接，高频振荡器的输出端与隔离器的输入端连接，隔离器的输出端与调相器的输入端连接，调相器的输出端作为信号发生装置的输出端。本发明中，信号发生器产生的信号经过高频振荡器调频，再经过调相器调相，从而得到需要的雷达信号。

进一步地，所述高频振荡器为介质振荡器。介质振荡器具有频率稳定度高、噪声低、体积小、结构简单、价格低廉、对机械振动和电源瞬变过程不敏感的优点，可以使本发明的工作性能更加稳定可靠。

进一步地，所述调相器为开关线调相器。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、微波雷达信号具有快速、无损伤、连续检测的特点，通过微波检波器可以精确测量被测物体的水分含量；2、由于微波频段的光子能量低，其对人体的辐射伤害低，使用起来安全环保；3、可在非接触情况下进行检测，减少工作人员的工作量；4、使用的介质振荡器具有频率稳定度高、噪声低、体积小、结构简单、价格低廉、对机械振动和电源瞬变过程不敏感的优点，可以使本发明的工作性能更加稳定可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种基于雷达的水分测试装置，基于雷达的水分测试装置，包括水分测试仪和终端，水分测试仪为雷达型水分测试仪，雷达型水分测试仪包括水分测试仪发射探头、水分测试仪接收探头和雷达前端系统。

雷达前端系统包括信号发生装置、功率放大器、微波检波器、滤波器和数字信号处理器；信号发生装置的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与水分测试仪发射探头连接；微波检测器的输入端与水分测试仪接收探头连接，微波检测器的输出端与滤波器的输入端连接；滤波器的输出端与数字信号处理器的输入端连接；数字信号处理器的输出端与终端连接。

信号发生装置包括信号发生器、高频振荡器、隔离器和调相器，信号发生器的输出端分别与高频振荡器和调相器连接，高频振荡器的输出端与隔离器的输入端连接，隔离器的输出端与调相器的输入端连接，调相器的输出端作为信号发生装置的输出端。

本实施例中，高频振荡器为介质振荡器，调相器为开关线调相器，信号发生器的型号为SMC100A，数字信号处理器的型号为DCH-4000P，水分测试仪发射探头和水分测试仪接收探头均采用东莞市顶为电子有限公司的型号为16A01L03-A01的探头。

实施本实施例时，信号发生器产生的信号经过高频振荡器调频，再经过调相器调相，从而得到需要的雷达信号，产生的雷达信号通过水分测试仪发射探头朝一定的方向发射出去，发射出去的雷达信号碰到检测目标后反射给安检仪接收探头，水分测试仪接收探头将接收到的发射信号发送给雷达前端系统的微波检波器处理，经过检波的信号再经过滤波器和数字信号处理器传送给终端，用户可以通过终端得到检测目标的相关水分信息，从而完成水分测试工作。微波检波器是利用微波与物质的相互作用，一方面微波在碰到检测目标时会发生反射、散射和透射，另一方面微波还能与检测目标产生相互作用，此时的微波信号会受到材料中的电磁参数和几何参数的影响，微波检波器通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测目标的水分含量。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于雷达的水分测试装置，包括水分测试仪和终端，其特征在于，所述水分测试仪为雷达型水分测试仪，所述雷达型水分测试仪包括水分测试仪发射探头、水分测试仪接收探头和雷达前端系统，所述雷达前端系统包括信号发生装置、功率放大器、微波检波器、滤波器和数字信号处理器；

所述信号发生装置的输出端与功率放大器的输入端连接；

所述功率放大器的输出端与水分测试仪发射探头连接；

所述微波检测器的输入端与水分测试仪接收探头连接，微波检测器的输出端与滤波器的输入端连接；

所述滤波器的输出端与数字信号处理器的输入端连接；

所述数字信号处理器的输出端与终端连接。

2.根据权利要求1所述的基于雷达的水分测试装置，其特征在于，所述信号发生装置包括信号发生器、高频振荡器、隔离器和调相器，所述信号发生器的输出端分别与高频振荡器和调相器连接，高频振荡器的输出端与隔离器的输入端连接，隔离器的输出端与调相器的输入端连接，调相器的输出端作为信号发生装置的输出端。

3.根据权利要求2所述的基于雷达的水分测试装置，其特征在于，所述高频振荡器为介质振荡器。

4.根据权利要求2所述的基于雷达的水分测试装置，其特征在于，所述调相器为开关线调相器。