DE4000925A1

DE4000925A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des wassergehalts von materialien

Info

Publication number: DE4000925A1
Application number: DE4000925A
Authority: DE
Inventors: Pekka Jakkula; Esko Tahkola
Original assignee: Kajaani Elecktroniikka Oy
Current assignee: Valmet Automation Oy
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1990-07-19
Anticipated expiration: 2010-01-16
Also published as: JPH02238348A; SE505241C2; FI890201A; DE4000925C2; FI84402C; SE9000065D0; FI84402B; CA2007300A1; SE9000065L; JP3026223B2; FI890201A0; CA2007300C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts eines Materials.

Die bekannten Meßverfahren und Vorrichtungen zur kontinuier lichen Bestimmung des Wassergehalts von Materialien beruhen im allgemeinen auf den Größen: Kapazität, Leitfähigkeit sowie auf Neutronenbeugung, Infrarot- oder Mikrowellenstrahlung.

Mikrowellen sind Radiowellen im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz. Mikrowellenhygrometer messen im allgemeinen die Durchgangsverzögerung oder die Phasenverschiebung der Mikro wellen. Die Durchgangsverzögerungsmessung ist empfindlich gegenüber Interferenzen aufgrund von Reflektionen und die Phasenverschiebungsmessung technisch schwierig durchzu führen - insbesondere bei dicken Materialschichten, wo die Phasen verschiebung 360° überschreiten kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen - in erster Linie zur Anwendung in der Holz- und Papierindustrie -, mit denen der Wassergehalt von Materialien kontinuierlich bestimmt werden kann, um damit anhand der Meßergebnisse in Realzeit Prozesse regulieren zu können.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 10 gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Fortpflan zungsgeschwindigkeit der Mikrowellen in einem Material von des sen dielektrischen Eigenschaften abhängt und zwar nach fol gender Gleichung:

wobei:
e _x′ = Realer Teil der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials,
ε _x″ = Imaginärer Teil der relativen Dielektrizitäts konstante des Materials,
c = Lichtgeschwindigkeit.

Die Dielektrizitätskonstante von Wasser ist sehr groß ver glichen mit den meisten anderen Materialien. Deshalb nimmt die Mikrowellengeschwindigkeit beim Durchgang durch nasses Material stärker ab als bei trockenem Material. Dadurch kann der Wassergehalt des Materials gemessen werden. Die Durchgangsverzögerung δ der Mikrowellen aufgrund der Geschwindigkeitsabnahme kann aus der nachstehenden Formel (2) berechnet werden:

worin:
δ = Zeitverzögerung,
d = zurückgelegte Strecke der Mikrowellen im Material,
v = Mikrowellengeschwindigkeit in dem Material,
ε _x′ = Realteil der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials,
ε _x = relative Dielektrizitätskonstante des Materials.

Beim erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts wird ein Mikrowellensignal durch das zu messende Material gesandt und dessen Geschwindigkeitsänderung gemessen. Der Wassergehalt des Materials wird dann aus der gemessenen Geschwindigkeitsänderung und der bekannten Abhängigkeit der Mikrowellengeschwindigkeitsänderung vom Wassergehalt des Materials bestimmt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Geschwin digkeitsänderung des Mikrowellensignals mittels: Frequenzmodulation, Durchgangszeit des Mikrowellenpulses, bzw. der Stoß (Burst) oder Pulssequenz, oder über Rauschkor relation gemessen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Durchgangs zeit des Mikrowellenpulses, bzw. der Stoß- oder Pulssequenz, beim Materialdurchgang in einem konstanten Meßspalt gemessen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Durchgangs zeit im Meßspalt direkt mit einer Uhr als Zeitintervall zwi schen dem Senden und dem Empfangen des Mikrowellenpulses, bzw. der Stoß- oder Pulssequenz, gemessen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Durchgangs zeit des Mikrowellensignals, das durch das zu messende Mate rial gesendet wird und kontinuierlich, in Intervallen pulsar tig oder pulssequenzartig sein kann, mit Hilfe von Korrela tionsverfahren bestimmt, bspw. mittels: Hindurchschicken von Breitbandrauschen oder Modulieren des Mikrowellensignals mit statistischem Rauschen oder statistischen digitalen Signalen und Bestimmen der Durchgangszeit mit Hilfe der Kreuzkorrela tionsfunktion (cross correlation function) der hindurchgesen deten und der empfangenen Signale.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Mikrowellengeschwindigkeitsänderung beim Durchgang durch das zu messende Material mittels Frequenzmodulation bestimmt. Dies geschieht folgendermaßen: Es wird ein Mikrowellensignal erzeugt, dessen Frequenz nach einer mathematischen Funktion innerhalb einer bestimmten Zeit T vom unteren Grenzwert f 1 zum oberen Grenzwert f 2 seines Frequenzbereichs, und/oder um gekehrt, variiert wird. Das Mikrowellensignal wird in eine erste und eine zweite Komponente unterteilt und die erste Komponente am Meßpunkt durch das Material hindurchgesandt. Die durch das Material hindurchgegangene erste Komponente wird dann mit der zweiten Komponente überlagert und aus dem so erhältlichen Mischsignal ein Zwischenfrequenzsignal Δ f, das der Verzögerung entspricht, erzeugt. Aus dem Signal und der bekannten Abhängigkeit der Zwischenfrequenz Δ f vom Was sergehalt wird dann der Wassergehalt des gemessenen Materials bestimmt.

Die Zwischenfrequenz Δ f kann also wie folgt berechnet werden:

Δ f = B · d · (( ε _x′+|ε _x|)/2)1/2/(T · c) (3)

worin
B = f 2 = f 1 = Variationsbreite (Bandbreite, in der die Frequenzen variieren),
f 1 = untere Grenze der Variationsbreite = untere Frequenz,
f 2 = obere Grenze der Variationsbreite = obere Fre quenz,
d = von den Mikrowellen im Material zurückgelegte Strecke,
ε _x′ = Realteil der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials,
ε _x = relative Dielektrizitätskonstante des Mate rials,
T = Variationszeit,
c = Lichtgeschwindigkeit.

Die Tabelle 1 zeigt für bestimmte Materialien typische Zwischenfrequenzwerte Δ f, wie sie nach Formel (3) erhalten werden. Die verwendeten Parameter sind: B = 2 GHz, T = 10 ms, d = 30 cm und c = 3×10⁸ m/s.

Tabelle 1

Berechnete Δ f-Werte für verschiedene Materialien

Die Tabelle zeigt, daß die Dielektrizitätskonstante von Was ser verglichen zu anderen Materialien sehr groß ist. Die Zwischenfrequenz für feuchtes Holz ist daher höher als für trockenes Holz.

Der Wassergehalt eines gegebenen Materials wird aus der Fre quenz des Zwischenfrequenzsignals Δ f entweder berechnet oder mit graphischen Mitteln bestimmt. Voraussetzung ist jedoch, daß die Beziehung zwischen Wassergehalt des Materials und Frequenz des Zwischenfrequenzsignals bekannt ist. Diese Be ziehung kann bestimmt werden, indem Materialien mit bekanntem Wassergehalt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vor richtung vermessen werden. Auf Grundlage dieser Messungen wird dann eine Funktion ermittelt werden, die die Abhängig keit der beiden Größen voneinander beschreibt. Diese Funktion wird dann bei den Messungen mit dem erfindungsgemäßen Verfah ren und in der Vorrichtung verwendet, um den Wassergehalt der Materialien zu bestimmen, bzw. zu errechnen. Diese Abhängig keitsfunktion kann in einem Computerprogramm eingesetzt wer den, das den Endwert des Wassergehalts berechnet.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Frequenz des Mikrowellensignals kontinuierlich verändert und zwar zyklisch von der unteren Frequenz f 1 zur oberen Frequenz f 2 und von der oberen Frequenz f 2 zur unteren Frequenz f 1.

In einer Ausführungsform des Verfahrens besteht das zu mes sende Material, das den Meßspalt passiert, aus einem Mate rialstrom, bspw. Holzspänen, Papierbahnen oder einer wäss rigen Suspension, wie einer chemisch oder mechanisch herge stellten Holzpulpe.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Wasserge haltsbestimmung als kontinuierlicher Meßprozeß eingerichtet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf: eine Sendeein richtung, die ein Mikrowellensignal durch das Meßmaterial hindurchsendet; eine Empfangseinrichtung; und eine Recheneinrichtung, die die Geschwindigkeitsänderung des durch das Material gesandten Signals und den Wassergehalt des Materials anhand der bekannten Abhängigkeit der Geschwindig keitsänderung des betreffenden Mikrowellensignals vom Wasser gehalt des Materials bestimmt.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist auf:
eine Sendeeinrichtung mit einem Oszillator, der ein Signal in einer Mikrowellenfrequenz erzeugt und die Signal frequenz von der unteren Frequenz f 1 zur oberen Frequenz f 2, und/oder umgekehrt, innerhalb eines Zeitraums T nach einer mathematischen Funktion variiert;
einen Isolator, der das Signal in der Oszillatorschaltung in nur einer Richtung durchläßt;
einen Richtkoppler, der das Signal in eine erste und eine zweite Signalkomponente teilt;
einen Sender (z.B. eine Senderantenne), der die erste Signal komponente vom Richtkoppler durch das zu messende Material hindurchschickt;
eine Detektiereinrichtung, die einen Empfänger (z.B. eine Empfängerantenne) aufweist, die die erste Signalkomponente, nachdem sie durch das Meßmaterial hindurchgegangen ist, empfängt;
einer Mischereinrichtung mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang, die die erste Komponente vom Empfänger auf den ersten Eingang und die zweite Kompo nente direkt vom Richtkoppler auf den zweiten Eingang empfängt, die die Signale auf den Eingängen überlagert, so daß daraus ein der Verzögerung entsprechendes Zwischenfre quenzsignal erstellt wird, das über den Ausgang abgegeben wird;
und einer Recheneinrichtung, die: den Oszillator steuert, die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals vom Mischerausgang bestimmt und den Wassergehalt des gemessenen Materials aus dem Zwischenfrequenzsignal auf Grundlage der bekannten Abhängigkeit des besagten Signals vom Wassergehalt bestimmt.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung sind Sender und Empfänger auf verschiedenen Seiten des zu messenden Materials angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind Empfänger und Sender auf der gleichen Seite des zu messenden Materials angeordnet und auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Reflektor, der das vom Sender ausgesandte Mikrowellen signal nach dem Passieren des Material zum Empfänger weiter leitet.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung steuert die Recheneinrichtung den Oszillator so, daß die Frequenz des Mikrowellensignals kontinuierlich von der unteren Frequenz f 1 zur oberen Frequenz f 2 und dann von der oberen Frequenz f 2 zur unteren Frequenz f 1 variiert wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist diese mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten elektri schen Kabel versehen, wobei das erste elektrische Kabel die Mikrowellensignale vom Richtkoppler zum zweiten Eingang des Mischers leitet, das zweite elektrische Kabel das Signal vom Richtkoppler zum Sender leitet und das dritte elektrische Kabel das Signal vom Empfänger zum ersten Eingang des Mischers leitet. Die Längen des ersten, zweiten und dritten elektrischen Kabels sind dabei so gewählt, daß die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals in einem Bereich liegt, der tech nisch einfach zu messen ist. Die Frequenz des Zwischenfre quenzsignals kann auch dem gewünschten Bereich angepaßt wer den, in dem die Variationsbreite (B), die Variationszeit (T) oder die im zu messenden Material von den Mikrowellen zurück gelegte Strecke (d) verändert werden.

Die sogenannte Mikrowellenfrequenzmodulationstechnik (FM-CW) wurde bislang nur für Kurzstreckenradare, z.B. zur Bestimmung der Oberflächenhöhe oder der Eisdicke, verwendet. Solche Anwendungen sind bspw. in folgenden Publikationen beschrie ben: "An FM-Radar for Accurate Level Measurements", 9. Euro päische Mikrowellenkonferenz, Brighton 1979, Seiten 712-715, und Jakkula, P., Ylinen, P., Tiuri M.: "Measurement of Ice And Frost Thickness with an FM-CW Radar", 10. Europäische Mikrowellenkonferenz, Warschau 1980.

Bei diesen vorgenannten bekannten Radaranwendungen variiert die Strecke zwischen den Meßobjekten und den Radarsendern-/Empfängern.

Das Material zwischen Sender/Empfänger und reflektierendem Objekt, gewöhnlich Luft, ist hingegen - so weit die Mikrowellen davon betroffen sind - gleichbleibend.

Die Mikrowellenfrequenzmodulationstechnik (FM-CW Technik) kommt erfindungsgemäß in einem vollständig neuen Anwen dungsbereich, z.B. bei der Messung des Wassergehalts eines Materials, zur Geltung, wo sie bislang nicht angewendet wurde.

Die Erfindung hat zum Vorteil, daß die Wassergehaltsbestim mung schnell und kontinuierlich erfolgen kann, z.B. an einem sich bewegenden Materialstrom. Die Meßergebnisse können daher für eine Realzeitsteuerung von kontinuierlichen Prozessen verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das gemessene Ausgangssignal ein einfaches Weiterverarbeiten erlaubt oder aus einem Signalimpuls besteht. Die Frequenz messungen sind einfach und leicht durchzuführen und benötigen keinen großen elektronischen Aufwand in der Vorrichtung. Die Erfindung bietet daher für die Wassergehaltsbestimmung von Materialien alle Vorteile der FM-CW Technik.

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich tung;

Fig. 2 die Schaltung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 die Oszillatorfrequenz und das Mischerausgangs signal der Vorrichtung nach Fig. 2 als eine Funktion der Zeit;

Fig. 4 zeigt ein Detail der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 5 die Meßergebnisse, die mit einer vierten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung erhalten werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Meßeinrichtung leitet durch das zu messende Material ein Mikrowellensignal und mißt dessen Geschwindigkeitsänderung beim Materialdurchgang. Daraus wird dann der Wassergehalt des Materials bestimmt und zwar anhand der bekannten Abhängigkeit der Geschwindigkeitsänderung des betreffenden Mikrowellensignals vom Wassergehalt des Mate rials. Die Vorrichtung weist auf: eine Sendeeinrichtung 1, eine Detektiereinrichtung 2 und eine Recheneinrichtung 3. Die Messung der Geschwindigkeitsänderung kann basieren auf: Fre quenzmodulation, Messung der Durchgangszeit oder Rauschkorre lation des Mikrowellenpulses, bzw. der Stoß- oder Pulsse quenz.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung gezeigt. Es wird in ähnlicher Weise ein Mikrowellensignal durch das zu messende Material gesandt und dann in der Vorrichtung durch Frequenzmodulation die Ge schwindigkeitsänderung des Signals beim Materialdurchgang gemessen. Daraus wird dann der Wassergehalt des Materials anhand der bekannten Abhängigkeit der Mikrowellengeschwindig keitsänderung vom Wassergehalt des Materials ermittelt.

Die Vorrichtung weist eine Sendeeinrichtung 1, eine Detek tiereinrichtung 2 und eine Recheneinrichtung 3 auf. Die Sen deeinrichtung 1 besteht aus einem Oszillator 4, einem Isola tor 5, einem Richtkoppler 6 und einem Sender 7. Die Detek tiereinrichtung 2 besteht aus einem Empfänger 8 und einem Mischer 9.

Der Oszillator 4 erzeugt ein Mikrowellensignal. Gesteuert durch den Rechner 3 verändert der Oszillator die Signalfre quenz linear über eine gewisse Frequenzbreite in einem bestimmten Zeitraum. Danach wird die Signalfrequenz wiederum linear von der Obergrenze des Bereichs zur Untergrenze verän dert. Die zyklischen Veränderungen werden ununterbrochen fortgesetzt.

Der Isolator 5 sorgt dafür, daß das Mikrowellensignal nur in einer Richtung durch die Oszillatorschaltung geht.

Der Richtkoppler 6 teilt das Mikrowellensignal in eine erste Komponente I und eine zweite Komponente II. Die erste Kompo nente I des Mikrowellensignals wird durch das zweite elektri sche Kabel 12 zum Sender 7 geleitet. Der Sender 7 sendet das Signal durch das zu messende Material. Der Empfänger 8 empfängt das durch das zu messende Material hindurchgegangene Mikrowellensignal I. Der Sender und der Empfänger sind an den gegenüberliegenden Seiten des Materials angeordnet. Beim Pas sieren des Materials wird das Signal I verlangsamt und kommt - verglichen mit der als Referenzgröße im Mischer 9 verwende ten zweiten Mikrowellensignalkomponente II, verlangsamt - später an.

Der Mischer weist auf: einen ersten Eingang RF, einen zweiten Eingang LO und einen Ausgangs EF. Die zweite Signalkomponente II wird in den zweiten Eingang LO des Mischers direkt vom Richtkoppler über das Kabel 11 aufgegeben. Die erste Signal komponente I kommt vom Empfänger über das Kabel 13 zum ersten Eingang RF des Mischers 9.

Die Signale I und II an den Eingängen RF und RU des Mischers werden dann in diesem überlagert und gemischt. Aus dem so er hältlichen Signal erzeugt der Mischer dann ein Zwischenfre quenzsignal Δ f, das an dem Ausgang IF anliegt.

Durch eine geeignete Auswahl der Längen der elektrischen Kabel 11, 12 und 13 kann das der Verzögerung entsprechende Zwischenfrequenzsignal Δ f auf ein technisch einfach meßbares Niveau angestellt werden.

Die Recheneinrichtung 3 bestimmt die Frequenz des Zwischen frequenzsignals Δ f vom Ausgang IF des Mischers. Der Wasser gehalt des gemessenen Materials kann aus dieser Frequenz anhand der bekannten Abhängigkeit des Zwischenfrequenzsignals Δ f vom Wassergehalt bestimmt werden. Wenn diese Beziehung bekannt ist, kann bei einem gegebenen Material der Wasserge halt entweder berechnet oder graphisch bestimmt werden. Die Abhängigkeitsbeziehung kann bestimmt werden, indem verschie dene Messungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung an Material mit bekannten Wassergehalten erfol gen. Anhand dieser Messungen kann dann eine Funktion, die die Beziehung der Größen zueinander beschreibt, hergestellt wer den. Das erfindungsgemäße Meßverfahren und die Vorrichtung verwenden dann diese Funktion bei der Berechnung der Wasser gehaltswerte der zu messenden Materialien.

Die Fig. 3a zeigt einen Graph mit der Frequenz des Mikro wellensignals am ersten Eingang RF und am zweiten Eingang LO des Mischers 9. Die Signalfrequenz ist dabei während eines Zeitraums T von der unteren Frequenz f 1 zur oberen Frequenz f 2 mit konstantem Änderungsverlauf verändert worden. Das Signal 1 am ersten Eingang RF des Mischers ist um eine Zeit spanne δ verglichen mit dem Signal II am zweiten Eingang LO verzögert. Die durchgehende Linie zeigt das Signal II am zweiten Eingang LO, während die unterbrochene Linie das Signal I am ersten Eingang RF zeigt. Der Zeitunterschied w beruht auf der Verzögerung des Mikrowellensignals auf dem Weg vom Sender 7 zum Empfänger 8. Der Mischer erzeugt aus den Signalen I und II ein Zwischenfrequenzsignal Δ f, das dem Wassergehalt des gemessenen Materials proportional ist.

Die Kurve in Fig. 3b zeigt die Amplitude des Zwischenfre quenzsignals Δ f als eine Funktion der Zeit.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der Sender 7 und Empfänger 8 auf der gleichen Seite und eine Reflektorplatte 10 auf der gegenüberliegenden Seite des zu messenden Mate rials angeordnet sind. Die Platte reflektiert das vom Sender 7 gesendete Mikrowellensignal zum Empfänger 8.

Fig. 5 zeigt Meßergebnisse mit Holzspänen. Diese Messungen wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt, um die Abhängigkeit der Frequenz des Zwischenfrequenzsignals vom Wassergehalt zu bestimmen. Die Meßparameter waren: B = 0,9 GHz, T = 11,1 ms und d = 5 cm. Die Messungen wurden an Holz spänen mit sechs verschiedenen, bekannten Feuchtigkeitsgraden durchgeführt, so daß entsprechend sechs Frequenzen für das Zwischenfrequenzsignal Δ f resultieren. Der Wassergehalt der Holzspäne am Meßpunkt ist in Gewichtsprozent angegeben. Die Frequenzwerte wurden durch die Dichte der Meßprobe geteilt, so daß deren unterschiedliche Dichten sich nicht auf die Ergebnisse auswirken.

Die Meßergebnisse und die daraus erhältliche Abhängigkeits funktion sind in der Figur als Graph dargestellt. Die senk rechte Achse zeigt die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals Δ f geteilt durch die Dichte des gemessenen Materials. Die waagrechte Achse gibt den Wassergehalt der Holzspäne in Gewichtsprozenten an. Die in Tab. 1 gezeigten Daten für Holz zeigen Größen, die sich auf Festholz beziehen. Sie sind daher nicht mit den Ergebnisse in Fig. 5, die Holzspäne betreffen, vergleichbar.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt, sondern beinhaltet Veränderungen innerhalb des von den nachfolgenden Ansprüchen definierten Erfindungsbereichs.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts eines Mate rials, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrowellensignal durch das zu messende Material gesandt wird,
die Geschwindigkeitsänderung des Signals beim Durchgang durch das zu messende Material gemessen wird,
der Wassergehalt des Materials anhand der gemessenen Änderung und der bekannten Abhängigkeit der Mikrowellengeschwindig keitsänderung vom Wassergehalt des Materials berechnet wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsänderung des Mikrowellensignals mittels Frequenzmodulation, der Durchgangszeit des Mikrowellenpulses, bzw. der Stoß- oder Pulssequenz, oder aus der Rauschkorrela tion gemessen wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangszeit des Mikrowellenpulses, bzw. der Stoß- oder Pulssequenz, beim Durchgang durch das Material in einem kon stanten Meßspalt gemessen wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangszeit im Meßspalt direkt mit einer Uhr als das Zeitintervall zwischen dem gesendeten und dem empfangenen Mikrowellenpuls, bzw. der Stoß- oder Pulssequenz, gemessen wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangszeit eines kontinuierlichen oder pulsinter vallartigen oder pulssequenzartigen Mikrowellensignals beim Durchgang durch das Meßmaterial mit Hilfe von Korrelations techniken, d.h. durch Senden von Breitbandrauschen oder durch Modulation des Mikrowellensignals mit statistischem Rauschen oder mit statistischen Digitalsignalen und Bestimmen der Durchgangszeit mit Hilfe der Kreuzkorrelationsfunktion des gesendeten und empfangenen Signals, gemessen wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsänderung des Mikrowellensignals beim Durchgang durch das Meßmaterial mittels Frequenzmodulation bestimmt wird, wobei: ein Mikrowellensignal erzeugt wird;
die Frequenz des Mikrowellensignals innerhalb eines bestimm ten Zeitraums T vom unteren Grenzwert f 1 zum oberen Grenzwert f 2, und/oder umgekehrt, gemäß einer mathematischen Funktion verändert wird;
das Mikrowellensignal in eine erste Komponente und eine zweite Komponente geteilt wird;
die erste Komponente am Meßpunkt durch das Material gesandt und danach mit der zweiten Komponente gemischt wird;
aus dem so gewonnenen gemischten Signal ein der Verzögerung entsprechendes Zwischenfrequenzsignal Δ f erzeugt wird;
und der Wassergehalt des zu messenden Materials aus dem Signal Δ f und der bekannten Beziehung zwischen Zwischenfre quenzsignal Δ f und Wassergehalt bestimmt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Mikrowellensignals kontinuierlich und periodisch von der unteren Frequenz f 1 zur oberen Frequenz f 2 und von der oberen Frequenz f 2 zur unteren Frequenz f 1 verän dert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende Material einen Meßspalt passiert und aus einem Materialstrom, wie Holzspänen, Papier bahnen oder einer wässrigen Suspension, wie chemisch oder mechanisch hergestellte Holzpulpe, besteht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassergehaltsbestimmung als konti nuierlicher Meßprozeß eingerichtet ist.

10. Vorrichtung zur Bestimmung des Wassergehalts eines Mate rials, gekennzeichnet durch:
eine Sendeeinrichtung (1), die ein Mikrowellensignal durch das zu messende Material schickt;
eine Detektiereinrichtung (2);
und eine Recheneinrichtung (3), die die Geschwindigkeitsän derung des Signals beim Durchgang durch das Material bestimmt und den Wassergehalt des Materials anhand der bekannten Abhängigkeit der Änderung der Mikrowellengeschwindigkeit vom Wassergehalt des Materials bestimmt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung aufweist:
einen Oszillator (4), der ein Mikrowellensignal erzeugt und die Signalfrequenz zwischen einer unteren Frequenz f 1 und einer oberen Frequenz f 2, und/oder umgekehrt, innerhalb eines Zeitraums T gemäß einer mathematischen Funktion verändert;
einen Isolator (5), der das Signal nur in einer Richtung in die Oszillatorschaltung durchläßt;
einen Richtkoppler (6) , der das Signal in eine erste Kompo nente (I) und eine zweite Komponente (II) teilt;
einen Sender (7), der die erste Signalkomponente vom Richt koppler durch das zu messende Material schickt;
daß die Detektiereinrichtung (2) aufweist:
einen Empfänger (8), der die erste Signalkomponente (I) nach Durchgang durch das Meßmaterial empfängt;
eine Mischeinrichtung (9) mit einem ersten Eingang (RF),
einem zweiten Eingang (LO) und einem Ausgang (IF), die: die erste Komponente (I) vom Empfänger (8) über ihren ersten Ein gang (RF) und die zweite Komponente (II) direkt vom Richt koppler (6) über ihren zweiten Eingang (LO) empfängt, die Signale von den Eingangsstufen (LO) und (RF) mischt, aus dem so erhältlichen Signal ein Zwischenfrequenzsignal Δ f, das der Verzögerung entspricht, erzeugt und das Zwischenfrequenz signal Δ f über das Ausgang (IF) abgibt;
und daß die Recheneinrichtung (3), den Oszillator (4) steu ert, die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals Δ f vom Ausgang (IF) des Mischers (9) mißt und den Wassergehalt des zu mes senden Materials aus dem Zwischenfrequenzsignal anhand der bekannten Abhängigkeit des Signals Δ f vom Wassergehalt bestimmt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß Sender (7) und Empfänger (8) auf verschiedenen Seiten vom Meßmaterial angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (7) und Empfänger (8) auf der gleichen Seite vom Meßmaterial angeordnet sind und auf der gegenüberliegenden eine Reflektorplatte (10), um die gesen deten Mikrowellensignale zum Empfänger zu reflektieren.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (3) den Oszillator (4) so steuert, daß dieser die Frequenz des Mikrowellensi gnals kontinuierlich und periodisch von der unteren Frequenz f 1 zur oberen Frequenz f 2 und von der oberen Frequenz f 2 zur unteren Frequenz f 1 verändert.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einem ersten elek trischen Kabel (11), einem zweiten elektrischen Kabel (12) und einem dritten elektrischen Kabel (13) ausgestattet ist, wobei: das erste elektrische Kabel (11) das Mikrowellensignal vom Richtkoppler (6) zum zweiten Eingang (LO) des Mischers (9) leitet, das zweite elektrische Kabel (12) das Signal vom Richtkoppler zum Sender (7) leitet und das dritte elektrische Kabel (13) das Signal vom Empfänger (8) zum ersten Eingang (RF) des Mischers leitet, und wobei die Längen des ersten, zweiten und dritten elektrischen Kabels so sind, daß die Fre quenz des Zwischenfrequenzsignals Δ f in einem technisch ein fach zu messenden Bereich liegt.