CS270000B2 - Reflectometering moisture meter for capillary porous materials especially for soil - Google Patents

Description

Vynález se týká reflektometrického měřiče vlhkosti pro kapilárně porézní materiály, zvláště pro zeminu, který měří volumetrioký obsah vody, to jest obsah vody v krychlovém centimetru materiálu, na základě vztahu mezi dielektriokou konstantou materiálu a jeho vlhkostí.

Jsou znány takové eléktrokapaoitní typy měřičů, vlhkosti pro kapilárně porézní materiály, založené na vztahu mezi dielektriokou konstantou materiálu a Jeho vlhkosti, jejichž aplikace umožňují výpočet vlhkosti na základě relativních změn kapaoity kondenzátorové sondy, poté, 00 byla naplněna testovým materiálem. Poněvadž dielektrioká konstanta čisté vody v pokojové teplotě je 81 a poněvadž dielektrioká konstanta pevných látek, zvláště zeminy, nepřesahuje 5, proto každá variaoe ve vlhkosti materiálu je doprovázena značnou změnou v Jeho výsledné dielektrioká konstantě· Technický aspekt měření vlhkosti odvozený od dielektrioká konstanty kapilárně porézního materiálu, zvláště zeminy, se takto redukuje na určení dielektrioká konstanty materiálu· Základní nevýhodou elektrokapaoitníoh měřičů je podstatný vliv elektrochemické polarizace na vztah mezi elektrickou kapaoitou sondy a vlhkostí testovaného materiálu, zvláště zeminy·

Tato polarizaoe způsobuje, že obsah solí v materiálu, zvláště v zemině, její teplota, chemické vlastnosti zvlhčujíoího roztoka, jako jsou jeho kyselost a kompozioe, stejně Jako stav elektrod, jako jsou nečistoty na jejích površích, mechanické pnutí, značně ovlivňují výsledky· Použití vysokofrekvenčního napětí u proudu napájeoího elektrodu vede ke snížení vlivu polarizaoe, na druhé straně však se zvyštijíoím se kmitočtem se současně zvyšují technické obtíže, vyplývajíoí z- nárůstu parazitního vlivu rozptylové indukčnoeti a kapaoity sondy· Proto je střídavé napětí přiváděné pro vybuzení eléktrokapaoitní sondy ve většině případů omezeno do 0,1 až 100 MHz kmitočtového rozsahu, oož nezajišťuje, aby měření bylo zcela zbaveno vlivu elektrochoml cicá polarizaoe· Odtud aplikace elektrokapaoitníoh měřičů vlhkosti, zvláště pro zeminu vyžaduje častou kalibraoi měřiče, individuální pro každou sondu, pro každý typ zeminy, stejně jako pro každé oddělené umístění sondy v profilu zeminy. _

Existuje i jiná metoda určení dielektriokých vlastností materiálu, kdy dielektrioká konstanta je odvozena z měření ryohlost! Sířeni elektromagnetické Vlny v testovaném materiálu· Tato metoda, poněvadž dává výsledky zbavené chyby způsobené elektroohemiokou polarizací, je vhodnější pro aplikaci pro vlhké kapilárně porézní materiály, zvláště pro zeminu· Jedna z těchto metod je reflektometrická metoda·

Reflektometrioká metoda určení dielektrioká konstanty je založena na měření ryohlosti Síření elektromagnetické vlny v materiálu v závislosti na jeho dielektrioká konstantě. Příslušný vztah pro nemagnetické materiály, které mají nízké dielektrioká ztráty, může být zjednodušen na rovnici kde u je ryohlost šíření elektromagnetické vlny v.Mtořlál?, o je ryohlost šíření elektromagnotioké vlny, jako jo svštelná vlna, ve vakuu а к je relativní dieloktrická konstanta materiálu·

Část vlnovodu je vložena do zeminy pro měření její vlhkosti· Vlnovod může být jakéhokoliv typu a tvaru· Měl by mít vzduch Jako dielektrikum a může být na svém konoi otevřen nebo zkratován· Vstup vlnovodu je připojen к impulsnímu generátoru přenosovým vedením, jako je koaxiální nebo plochý vyvážený kabel, o kterém bude dále řeč jako o napáječi· Napěťový impuls zavedený z generátoru к napáječi způsobuje, že se v napáječi vytvoří elektromagnetická vlna. Tato vlna se šíří podél napáječe směrem к vlnovodu vloženému do zeminy, dosáhne jeho vstupu a pokračuje v šíření v zemině ke konoi vlnovodu a částečně vyzáří svou energii do zeminy. Na styku napáječe a vlnovodu je nespojitost v impedanci,

CS 2?0 ООО B2 poněvadž impedanoe napáječe β© liší od impedanoe vlnovodu. To způsobuje částečný odraz energle Impulsu, která se vraoí směrem к Impulsnímu generátoru. Zbývající energie inpulsu se Síří v zemině, opět ae odráží od konoe vlnovodu a vraoí se stejně tak к impulsnímu generátoru. Měřením času, který odděluje tyto odrazy a zohledněním dálky vlnovodu Jo možné odvodit ryohlost Síření vln v materiálu, to Jest v zemině, a pak podle zmíněného noroo Je možno vypočítat dielektriokou konstantu a konečně této dielektrioké konstantě odpovídající vlhkost zeminy*

Je třeba zdůraznit, že Jednotlivá měření vlhkosti zeminy, to Jest měření týkající se jednotlivé vrstvy zeminy, jejíž tloušlka Je určena délkou vlnovodu, Je obecně neužitečná, Měření vlhkosti zeminy Jsou ve většině případů potřebná pro určení distribuce ob- • sáhu vody v půdním profilu. Vlhkostní profil se získá určením vertikální distribuce vody v půdě na základě kvazls linul tánního měření vlhkosti půdy v různých zvolených hloubkách od povrohu půdy směrem dolů к podloží, avěak ne hlouběji než 1,5 m.

' _w Je znám kabelový tester pro reflektometrioká měření vlhkosti, zvláště pro měření vlhkosti půdy, pracující s obdélníkovým impulsem, vyznačujícím se rychlou změnou napětí od O do své maximální hodnoty, který má dobu náběhu l45psek* Tento tester je navržen pro chyby v umístění přenosových vedení, stejně Jako pro určení typu chyby impedance, to Jest přerušení, svod s impedanoí s převládající aktivní nebo pasivní složkou a podobně.

Dále Je znám i Jiný tester, navržený výlučně pro měření vlhkosti půdy.

Skutečně použitá sonda používaná v kombinaoi s oběma známými druhy testeru pro měře-.

ní vlhkosti kapilárně porézních materiálů Je vytvořena z části napáječe ukončeného vlnovodem s otevřeným konoem, který sestává ze dvou paralelních, kovových tyčí o kruhovém průřezu a který Je vložen do půdního profilu* Použitím takové sondy Je možné provádět měřeníj týkající se Jednotlivé vrstvy půdy. Jsou známy pokusy o měření vlhkosti v několika vrst-| vách půdy současně. Přitom se používá Jediná sonda, vyrobená vlnovodem podobným tomu,ί který zde byl popsán, přičemž tato sonda Je sestavena z tyček, jejichž průměr se skokově] mění v sekoíoh, kde každá sekoe, dále nazývaná sedlo, má dálku několika centimetrů* Podél} vlnovodů Je několik sedel oddělenýoh určitou vzdáleností, která Je stejná pro obě tyčky*í * Vzhledem к nespoj i tos ti impedance na sedleoh impulsy energie se částečně odrážejí od kaž- dého z nioh, čímž Jsou rozlišeny následné vrstvy půdy, kterou se elektromagnetické vlny šíří* Měření časovýoh úseků mezi následnými odrazy umožňuje určit profil vlhkosti půdy podle popsaného postupu*

Nevýhoda kabelového testeru v Jeho aplikacíoh pro měření vlhkosti kapilárně poréznich materiálů, zvláště zeminy, Je skokový tvar pracovního impulsu, stejně Jako způsob, kterým Je monitorována odezva sondy na tento impuls* Odezva sondy na tento impuls je snimána ze stínítka synohroskopu či vzorkovacího osoiloskopu nebo ze zapisovače x-y, kterým Je tento tester vybaven, oož Jest obtížné interpretovat a může vést ke značným chybám. Fakt, že přístroj nebyl původně zamýšlen pro měření vlhkosti, stejně jako jeho značná spo_r třeba elektrické energie ho činí nevhodným pro aplikaci bateriových, automaticky data zaznamenávajíoíoh systémůi.

Nevýhodou druhého známého reflektometriokého měřiče vlhkosti však je, že měřič noní ⁰ vzhledem ke svému ručnímu ovládání aplikovatelný pro automatické řízení irigačních systémů, stejně Jako pro záznam vlhkosti půdy* Uživatel musí přepínat sondy následnými ručními operacemi, které sestávají z rozpojení Jedné a připojení druhé sondy ke vstupu přístroje, přičemž pokaždé Je třeba zapsat jednotlivou délku daného zkušebního vlnovodu do přístroje*

Jsou známy pokusy na přepínání sond za použití mikrovlnných přepínačů, majících impedanci přizpůsobenou impedanci napáječe, oož zvyšuje cenu systému na měření vlhkosti a komplikuje jeho instalaoi. V některých případech bývá к dispozioi speciální přepínací krabice. Pro sondy typu vlnovodu nejsou nabízeny žádné přepínače*

CS 270 000 B2

Nevýhoda sondy sestavené ze sodel spočívá v rolatlvně velké onorgotickó ztrátu impulsů na sedleoh, oož v mnoha případeoh způsobuje, Že impuls odražený z hlubší části vlnovodu není snímá telný· Jinou nevýhodou Je velmi malá nechán loká pevnost sondy.

Cílem vynálezu bylo zkonstruovat měřič vlhkosti pro kapilárně porézní média, který je sohopný praoovat automat loky v různýoh uživatelem programovatelných režimech, zvlášté v režimu autofaatiokého řízení irigačníoh systémů, stejně jako v režimu registrace dynamiky vlhkosti půdy, kde měření vlhkosti půdy by bylo prováděno v mnoha zvolených hloubkách půdního profilu bez nutnosti přepínání jednotlivýoh sond instalovanýoh v těohto hloubkách, přičemž v průběhu každého měření by kompenzace driftu měřiče, stejně jako zápis parametrů skutečně aktivní sondy byly prováděny automatioky· Účelu tohoto vynálezu bylo dosaženo tak, jak je popsáno níže.

Ref lek torno trioký měřič vlhkosti podle vynálezu zahnu je sondu sestavenou z n vlnovodů, kde n je 1 až N. Tyto vlnovody mohou být jakéhokoliv druhu a tvaru a měly by mít jako dielektrikum vzduoh. Vlnovody mohou být o stejné nebo odlišné déloe a jejioh konce mohou být otevřené nebo zkratované. Vlnovody jsou paralelně připojeny к rozbočovaoímu uzlu přes sekoe přeno sovýoh vedení, které tvoří napáječe· Každý jedno tlivý napájeoí systém vlnovodu je připojen vstupním konektorem к vzorkovno! hlavě měřiče sekoí společného napáječe. Každý z napáječů připojujících jednotlivé vlnovody к rozbočovaoímu uzlu je opatřen časovou značkou, vytvořenou místní skokovou nespojitostí impedance napáječe· Časová značka, vložená do napáječe, Je tedy účelnč vložená porucha Jeho vlastností·

Generátor jéhlovitýcli impulsů a generátor zpožděných jehlovitýoh impulsů jsou připojeny ke vstupnímu konektoru a ke vzorkovno! hlavě· Jeden z výstupů regulátoru Je vhodně připojen* ke vstupu generátoru jehlovitýoh impulgů a pomocí nastavitelné zpožďovací jednotky ke vstupu generátoru zpožděných jehlovitýoh impulsů· Další výstup regulátoru Je přiveden к nulovaoímu vstupu vzorkovno! hlavy. Výstupu vzorkovno! hlavy je pak přiveden ke vstupu zařízení pro snímání napětí·

Jako tento regulátor Je použita typická mikroprooesorom řízoná řídlo! Jo«biotkn. sestává z mikroprocesorového regulačního členu, programovatelné permanentní paměti, paměti s libovolným výběrem, zobrazovače a kláveanioe pro programování zařízení v různých režimeoh Činnosti Jako jsou režim automatiokého záznamu vlhkosti, režim přenosu dat mezi mčřičem a periferními zařízeními, Jako Je magnetofon, diskový pohon a počítač, nebo režim automatiokého řízení irigačního systému· Mikroprocesorem řízená řídlo! Jednotka neboli regulátor je určen pro koordinaci vzorkovaoí hlavy a interakce obou generátorů jehlovitýoh impulsů podle programu uloženého v programovatelná permanentní paměti a při práci v režimu záznamu vlhkosti pro ukládání hodnoty změřené vlhkosti do této permanentní paměti a přiřazení příslušné hloubky, stejně jako dne a hodiny každá hodnotě·

SpouŠtČoí vstup generátoru jehlovitýoh impulsů je spojen s regulátorem úsekem zpožďovacího vedení, zatímoo spouětěoí vstup generátoru zpožděných Jehlovýoh impulsů je připojen к regulátoru napěťově řízenou zpožďovaoí jednotkou· Zpoždění řídlo! vstup zpožďovací jednotky Je spojen s regulátorem přes Číslicově analogový převodník· Výstup vzorkovací hlavy jo připojen к regulátoru přístrojem pro snímání napětí, vytvářejícím analogově číslicový převodník.

К sondě je pevně připojen víoekolíkový terminál, a to zástrčka nebo zásuvka, který obsahuje integrovaný obvod programovatelné permanentní paměti typu PROM, EPROM, EEPROM nebo podobně. Jeho kolíky jsou elektrioky připojeny ke kolíkům terminálu· Kolíky terminálu jsou připojeny ke sběrnici regulátoru dalším terminálem, a to zástrčkou nebo zásuvkou, který je komplementární s mnohakolíkovým terminálem.

Vlnovody, které vytvářejí sondu, mohou mít stejnou délku nebo odlišné délky. Časové úseky, v jojichž průběhu se objevují odrazy vztažené к danému napáječi - vlnovodu, které budou dále nazývány časová okénka, se mohou vzájemně překrývat. Proto délka napáječů připojujících dané vlnovody к rozbočovaoímu uzlu, se liší, aby se zajistilo vhodné časové

CS 270 000 Б2 oddělení časových okének, zavedené zbytkovými zpožděními napáječů. Tyto délky jsou určeny dobami Síření impulsů mezi rozbočovacím uzlem a časovými značkami, oež Jn vyjádřeno vztahy:

	S +' +	1 n 18 ---- c
a	’n %) .* * 18 “--	2‘(Ь,)

^kde > J® Sasj v průběhu něhož impule překoná dvojnásobnou vzdálenost od rozboco⁴ n+1' vaoího uzlu к časové značce v (n) napáječi, do do d£lky následujícím, délky předcházející napaječ, impuls překoná dvojnásobnou vzdálenost mezi rozbočovacím v posledním napáječi v délkovém sledu, *(ц) ¹N je tentýž čas pro 00 do je čas, v jehož průběhu uzlem a časovou značkou je podobný čas pro první napa ječ v délkovém sledu, je délka předcházejícího vlnovodu v délkovém sledu, je délka posledního vlnovodu v délkovém sledu, je mrtvá nebo rovná (t^ - t^), kde t^ je okamžik, v němž je impuls odražen od styku napáječe a vlnovodu a je okamžik, v němž je impuls odražen od časové značky, je ryohlost světla ve vakuu a ’n £— je Čas, v jehož průběhu impule, překoná dvojnásobnou délku napáječe 1_n, když jo zoela ponořen ve vodě.

Pokud se nezávisle určí nejkratěí délka napáječe a vypočte se příslušný čas síření impulzů ^2L1

Гк kde К = přibližně 2,5; je relativně dielektrioká konstanta izolační hmoty napaJeče, lze odvodit délku druhého napáječe v délkovém sledu podle vzoroe, určujícího t/_T \.

^Un+1²

Analogicky, je-li známa délka druhého napáječe, je možné odvodit délku třetího atd. Vzorec pro určení zavádí omezení vyoházejíoí z existence mnohonásobných odrazů v systému napaječ-vlnovod. První odraz druhého řádu, majíoí původ v nejkratším systému, se nesmí objevit dříve, než poslední odraz prvního řádu.

Reflektometrlcký měřič vlhkosti podle vynálezu nemá nevýhody, kterými se vyznačuje kabelový tester a které mají svůj původ v použití stupňovitého impulsu a v monitorování odezvy sondy stínítka obrazovky osoiloskopu nebo záznamového zařízení X-Y. Měřič vlhkos2 ti podle vynálezu pracuje s jehlovítými impulfly podobnými sin a monitoruje odezvu sondy použitím typiokého mikroprocesorem řízeného regulátoru, který řídí spolupráci podsestav meřiěe, a současně zpracovává data včetně ukládání výsledků do paměti. Takové řešení kon strukce měřiče umožňuje použít jej v různých uživatelem programovatelných režimech, zvlá tě v režimu řízení irigaČního systému a v režimu automatického zaznamenávání dynamiky vlhkosti, zvláště v půdě.

Vhodné rozlišení délek napáječe umožňuje současné snímání vlhkosti v mnoha vrstvách půdy bez použití elektrických přepínačů. Počet vrstov, které Je možno mořit, se rovná počtu vlnovodů, kterými je vybavena sonda. Každá ze zmíněných časových značek Je umístěna mezi napaječ ukončující vlnovod a daný rozbočovací uzel. Existence rozhodovacího uzlu představuje rovněž vloženou nespojitost impedance, která vytváří další časovou značku, společnou pro všeohny napáječe vytvářející sondu. Sekce jakéhokoliv zvoleného

270 000 В2 napáječe, uložená mezi dvěma čas-ovýsi značkami, vytváří časový standard, poněvadž vlastnosti vedení, z nichž jsou vytvořeny napáječe, jsou dostatečně stabilní* Tento časový ·-·. standard se používá v průběhu něrenx pro autokalibraoi měřiče podle vynálezu· Takové řešení činí zbytečnou péči o značný drift ve zpožďovací jednotce, Jehož eliminace představuje mnoho obtíží a nákladu·

Pokud sonda obsahuje pouze jeden vlnovod, to jest n=1, pak je zde jako druhá časová značka zavedena nespojitost inpedanoe na místě rozbočovaoího uzlu·

Použití programovatelné permanentní paměti typu PROM nebo podobného typu permanentní programovatelné paměti v měřiči podle vynálezu, kde tato paměl je neoddělitelně spojena s každou Jednotlivou sondou a zůstává připojena к měřiči v průběhu měření, činí zbytečným ruční zapisování charakteristik dané sondy do řídioího softwaru měřiče pokaždé, kdy se má provádět měření· V případě měřiče podle vynálezu Jsou kromě délky použitého vlnovoe v programovatelné permanentní paměti uloženy JeStě další speoifické parametry sondy, Jako je časový standard a mrtvá doba, stejně jako parametry speoifikujíoí tvar vlnovodu a software dané aplikaee· Takové řešení Činí měřič podle vynálezu neomezeně pružným a dává uživateli širokou paletu aplikačníoh polí·

Příkladné provedení měřiče podle vynálezu je znázorněno na výkrese, který ukazuje struk turu měřiče·

Sonda £ měřiče vytváří soustavu tří vlnovodů 1a· 1b· 1o· z niohž každý Je sestaven z dvojioe podlouhlýoh nožových elektrod, které Jsou navzájem kolmé· Délky těohto dvojic postupně narůstají pro každý jednotlivý vlnovod 1a· 1b· 1ο· V tomto příkladném provedení Jsou délky vlnovodů 1a· 1b, 1o postupně: 0,11 0,25 * 0,50 m· Vlnovody 1a· 1b> 1o jsou vzájemně paralelně spojeny v roZbočovacím uzlu 2 přenosovými vedeními, které Jsou vytvořeny Jako rozbočené napáječe 3a· 3b· 3c· jejichž speoifioká impedance Je stejná, ale ktemáji rozdílnou délku· Ve znázorněném příkladném provedení Jsou délky rozbočenýoh napa: jočů 3ia· 3b· 3o postupně 9, 10 a 12 m, přičemž impedanoa každého z nich Je 50 Ohmů· Každý rozbočený napa ječ 3a· 3b. 3o má místní skokovou impedanční nespojitostí vytvořenou časovou^ značka 4a, 4b· 4o. která Je vložena mezi vstup příslušného vlnovodu 1a, 1b, i o a rozbočovaoí uzel 2* Rozbočovací uzel 2 je připojen ke vzorkováoí hlavě £ sskoí společného napa Ječe 6, jehož délka v tomto příkladném provedení je 15 ш» ·

Výstupy generátoru 8 Jehlovítých impulsů a generátoru £ zpožděnýoh jehlových impulsů Jsou připojeny ke vstupnímu konektoru 2, a ke vzorkovací hlavě Jeden z výstupů regulátoru 10 Je připojen ke spouštěcímu vstupu 12 generátoru £ jehlových Impulsů zpožďovacím vedením 11 a přes nastavitelnou zpožďovací Jednotku 13 ke vstupu 14 generátoru £ zpožděných jehlovítýoh impulsů· Další výstup regulátoru 10 Je spojen s nulovaoíra vstupem 15 vzorkováoí hlavy Д. Výstup 16 této vzorkováoí hlavy £ je připojen к přístroji pro snímání napětí tvořenému analogově číslicovým převodníkem 17· ·

Spouštěoí vstup 12 generátoru 3 johlovitýoh Ιιηχχιΐζύ jo apojon g regulátorem IQ úlekem zpožďovaoího vedení 11 · pro vhodné vyrovnání zbytkového zpoždění zavedeného vod oním propojujíoím gonorátor 3 jehlovítých impulsů a gonorátor 9 zpožděnýoh johlovitýoh impulsů s regulátorem 10· Zpožděný řídicí vstup 18 nastavitelné zpožďovací jodnotky 13 .jo připojen к regulátoru 10 Číslicově analogovým převodníkem 19· Výstup 16 vzorkovací hlavy £ je připojen к regulátoru 10 analogově číslioovým převodníkem 17·

К sondě 1. měřiče je pevně připojen první terminál 20, v němž sonda £ měřičo obsahuje integrovaný obvod 21 programovatelné permanentní paměti typu PROM, EPROM, EEPROM nebo podobného typu s kolíky elektricky připojenými*ke kolíkům prvního terminálu 20· Kolíky prvního terminálu 20 Jsou připojeny ke sběrnici 22 regulátoru druhým terminálem 23· který jo komplementární к prvnímu terminálu 20· *

Hodnota, která se měří přímo, je časová perioda, v jejímž průběhu oloktromagnotickú vlna překoná vzdálenost rovnající se dvojnásobku vzdálenosti od rozbočovaoího uzlu 2 rozbočeného napáječe 3a* 3b> Зо к sekci časové značky 4a. 4b· 4o, stejně Jako od časové značky

CS 270 000 B2

4а· 4b, 4о ke konoové části vlnovodu 1a, 1b, 1c. Na základě těohto měření tedy vypočítá regulátor 10 pod řízením stálého programu korekce pro drift přístroje a pak dielektričkou konstantu materiálu, například půdy a konečně jeho vlhkost·

Impulsy z regulátoru 10 o kmitočtu řádově 1 kHz synchronizují interakoi vzorkovací hlavy ·[ a generátoru 8, jehloví týoh impulsů a generátoru 9 zpožděných jehloví tých impulsů, které vytvářejí jehlovité impulsy s dobami náběhu a týlu impulsu řádově 100 psek. Takové rychlé a úzké impulsy*, nebol v průběhu 100 piko sekund světlo ve vakuu uběhne vzdálenost 3,3 om, nemohou být zpraoovány v reálném čase pro nedostatek dostatečně rychlých aktivních elektroniokýoh zařízení· Z tohoto důvodu se zde používá dobře známá vzorkováoí teohnika, která se ěirooe používá ve vzorkovacích osoiloskopeoh pro pozorování extrémně rychlých elektrických impulsů· Sestává ze vzorkování a ukládání do paměti testovaných měřioíoh napěíovýoh vzorků, vzorkovaných v různých okamžioíoh. Tento průběh se opakuje tolikrát, Jak velký je počet vzorků, který má být snímán· Tyto vzorky jsou pak vyhledány v té mže pořadí, v jakém byly snímány, avšak s volitelně nižěí ryohlostí a vytvářejí tímto způsobem průběh jediného impulsu·

Impuls^ v regulátoru 10 nuluje parně l vzorkovací hlavy £ a spouští jak generátor 8 jehlovítýoh impulsů, tak generátor 9 zpožděných jehlovítých impulsů· Spouštěcí činnost gonorůtoru £ zpoŽdČnýoli jehlovítýoh impulsů Je řízená nastavitelnou 'zpožďovnoí jednotkou 13· Oba impulsy napájejí sondu £ měřiče přes vstupní konektor 2 a nezávisle zpuaobují vytvoření elektromagnetické vlny ve společném napájoči 6, která so Šíří směrom ke koncům vlnovodů 1a, 1b· 1o a rozděluje svou energii mezi tyto tři vlnovody ta, lb. 1c a rozděluje svou energii mezi tyto tři vlnovody 1a· 1b· lo a postupuje výše zmíněně odrazy na nespojitosteoh impedanoe sondy·

Jak dopadající, tak odražené impulsy se -objevují na vstupu vzorkovací hlavy Jj.

& Vzorkovací hlava £ je necitlivá na impulsy, Jejichž napětí Je nižší než určité prahové napětí, které je nastaveno o něco výše, než Je napětí přicházejícího impulsu· Jakmile se však jehlovítý impuls a zpožděný Jehloví tý impuls navzájem superponují, výsledné napětí překročí prahovou hodnotu a jeho vzorek Je přijat· Správným předpětím opatřená Schottkyho dioda, která má dostatečně krátký spínací čas, slouží jako hradlo, které umožňuje nebo neumožňuje přijetí vzorku· Když se hradlo otevře, napětí přijímané vzorkovací hlavou £ je přímo úměrné příslušnému okamžitému napětí vzorkovaného průběhu.

Impuls z generátoru £ zpožděných Jehlovítých impulsů Je fázově posunut či časově posunut nastavitelnou zpožďovací jednotkou 13· jejíž zpoždění je řízeno napětím číslioově analogového převodníku 19 nastaveného regulátorem 10· Zpoždění impulsu Je přímo úměrné tomuto napětí· . ·

Měřič podle vynálezu může být použit Jako měřicí a/nebo řídicí zařízení vo vědě a inženýrství, všude, kde se má kontrolovat vlhkost materiálu· Může být použito pro jakýkoliv takový kapilárněporézní materiál, který umožňuje zavedení sondy nedestruktivním způsobem· Takové materiály zahrnují zeminu, zemědělské výrobky, jako je obilí, chmelové šišky, tabákové listy, seno nebo výrobky potravinářského průmyslu jako jsou mouka, výrobky pekáren, dřevo, sypké písky, podloží, základy budov apod·

Claims (4)

1. Reflektometrioký měřič vlhkosti pro kapilárně porůzní materiály, zejména pro zeminu, se sondou vlnovodového typu, připojenou ke zdroji impulsního napětí, vyznačující se tím, že obsahuje sondu (1) měřiče, která je sestavena ze soupravy n vlnovodů (1a, 1b, 1c), kde n Je 1, 2, ··· N, připojených paralelně rozbočenými napáječi (3a, 3b, Зс), к rozbočovaoímu uzlu (2) se společným napáječem (6), který Je připojen ke vzorkovací hlavě (5) vstupním konektorem (7), kde každý z jednotlivých rozbočených napáječů (За, 3b,

CS 270 000 B2 t

Зс) Je opatřen alespoň Jednou časovou značkou (4a, 4b, 4c), umístěnou mezi daný vlnovod (1a, 1b, 1o) připojený к tomuto napáječi (3a, 3b, 30) a rozbočovací uzel (2), přičemž vstupní konektor (7) stejně Jako vzorkovaoí hlava (5) Jeou připojeny К výstupu generátoru (8) Jehlovitýoh impulsů а к výstupu generátoru (9) zpožděných Jehlovítých impulsů, kde spouětěoí vstup (12) generátoru (8) Jehlovitýoh impulsů Je připojen z výstupů regulátoru (1O), který Je rovněž spojen se vstupem nastavitelné zpožďovací Jednotky (13), jejíž výstup Je připojen ke vstupu (14) generátoru (9) zpožděných Jehlovitýoh impulsů, zatímoo druhý výstup regulátoru (Ю) Je připojen к nulovacímu vstupu (15) vzorkovací hlavy (5), jejíž výstup (16) Je připojen к přístroji pro snímání napětí, například analogově číelioovému převodníku (17)·

2· Reflektometrioký měřič vlhkosti podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že regulátor (1O) obsahuje mikroprooesorový regulační člen, kde spouětěoí vstup (12) generátoru (8) Jehlovitýoh impulsů Je připojen к regulátoru (lo) úsekem zpožďovaoího vedení (11), přičemž vstup (18) nastavitelné zpožďovaoí Jednotky (13) Je připojen к regulátoru (10) Číslicově analogovým převodníkem (19) a vzorkovací hlava (5) Je připojena к regulátoru (lo) přístrojem pro snímání napětí tvořeným analogově číelioovým převodníkem (17)·

3· Reflektometrioký měřič vlhkosti podle hodu 1 a 2, vyznačující se tím, že к sondě (1) měřiče Je povně připojen první terminál (20), přičemž sonda (1) měřičo obsahujo integrovaný obvod (21) programovatelné permanentní paměti, který má kolíky o lok tričky připojené ke kolíkům prvního terminálu (20), která Jsou dálo připojeny ко sběrniol (22) regulátoru druhým terminálem (23), který Je komplementární к prvnímu terminálu (20)·

4· Reflektometrioký měřič vlhkosti podle bodu 1, vyznačující se tím, že délky úseků rozbočených napáječů (За, ЗЬ, 3o), které spojují Jednotlivá vlnovody, (la, 1b, lo) s roz- bočovaoím uzlom (2) Jsou určeny dobami trvání Číření impulsů podál dvojitá vzdálenosti mezi rozhodovacím uzlem (2) a danou časovou značkou (4a, 4b, 4o) vyjádřenými vztahy:

uzlu (2) к časové značoe (4a, 4h, 4o) v 00 do délky následujíoím rozbočeném napáječi (За, 3b, 3o), oím uzlem (2) á časovou značkou (4a, 4b, 4o) v posledním rozbočeném napáječi (3a, 3b, 3o) délkového sledu, vou značkou (4a, 4 b, 4o) a stykem rozbočeného napáječe (За, ЗЬ, 3o) a vlnovodem (la, 1b, 1o) a

Je rychlost světla ve vakuu·

CS 2~О ООС