ES2924949A1 - SYSTEM TO MEASURE HUMIDITY IN A MEDIUM (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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Abstract

System for measuring humidity in a medium that includes a generator (1) that injects power into the medium, in the water absorption radio frequency band between 2 GHz and 130 GHz, through an input port (4), transferring said power to an output port (5), connected to a power meter (2). The degree of moisture in the ground will influence the power transferred, the measurement of which is delivered to the output (8) of the power meter (2). On the other hand, between the signal injected into the input port (4) and the one received at the output port (5) there will be a phase difference related to the behavior of the terrain and the degree of humidity, which will be recorded as a measurement at the output (9) of the phase comparator (3). The system does not require direct contact between its conductive elements and the ground, thus increasing the robustness of the sensor against external agents. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

SISTEMA PARA MEDIR LA HUMEDAD EN UN MEDIOSYSTEM TO MEASURE HUMIDITY IN A MEDIUM

SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR

La presente invención se encuadra dentro del sector de la agricultura de precisión, en el ámbito de los sensores de humedad. La invención emplea la transferencia de potencia en la banda de absorción del agua.The present invention falls within the precision agriculture sector, in the field of humidity sensors. The invention employs power transfer in the water absorption band.

Una aplicación de la presente invención es la medición de la humedad del suelo con el fin de optimizar el cultivo de plantas, aunque puede ser destinada a otras aplicaciones que requieran obtener mediciones de la humedad del terreno.One application of the present invention is the measurement of soil moisture in order to optimize the cultivation of plants, although it can be used for other applications that require obtaining soil moisture measurements.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

Las principales técnicas de medición de humedad en aplicaciones de agricultura se basan en el uso de sensores capacitivos, técnicas de reflectometría, medición de la conductividad eléctrica o técnicas ópticas en el rango de infrarrojos.The main moisture measurement techniques in agricultural applications are based on the use of capacitive sensors, reflectometry techniques, measurement of electrical conductivity or optical techniques in the infrared range.

Los documentos de patente CN207516300U, JP2012112801A o GB2398637A son ejemplos de sensores capacitivos. Su fundamento es el de emplear un diseño electrónico que contiene un condensador al cual se aplica un voltaje alterno. Dicho condensador, el cual tiene al menos dos electrodos separados por un dieléctrico, es el que actúa como elemento sensor. El medio o terreno del que se quiere obtener la humedad formará parte de ese dieléctrico.Patent documents CN207516300U, JP2012112801A or GB2398637A are examples of capacitive sensors. Its foundation is to use an electronic design that contains a capacitor to which an alternating voltage is applied. Said capacitor, which has at least two electrodes separated by a dielectric, is the one that acts as a sensor element. The medium or terrain from which you want to obtain moisture will be part of that dielectric.

El voltaje alterno aplicado se sitúa habitualmente en el rango de frecuencias de MHz, como en el documento WO2007002994A1, donde el diseño opera a 10 MHz. Esto reduce las complicaciones inherentes a diseños electrónicos de frecuencias más altas, que requieren aumentar la precisión en el diseño de la geometría del circuito y de sus características electromagnéticas en frecuencias altas, así como seleccionar adecuadamente los componentes electrónicos para frecuencias elevadas.The applied alternating voltage is usually in the MHz frequency range, as in WO2007002994A1, where the design operates at 10 MHz. This reduces the complications inherent in higher frequency electronic designs, which require increased design precision. of the geometry of the circuit and its electromagnetic characteristics at high frequencies, as well as properly selecting the electronic components for high frequencies.

Puesto que el terreno va a formar parte del dieléctrico del sensor capacitivo, dependiendo de las características generales del terreno, como son la humedad, los afectadas las características de dicho dieléctrico y por tanto, su capacidad. Estos cambios de capacidad en el sensor pueden ser medidos como cambios de voltaje en un divisor de impedancias en el que participa el sensor capacitivo, como en los documentos WO2007002994A1, US2015330932A1 o CN101281152A. Otras opciones son registrar los cambios en la medida de un puente equilibrado de impedancias que incluya al sensor capacitivo, o medir los tiempos de carga y descarga del condensador.Since the ground is going to form part of the dielectric of the capacitive sensor, depending on the general characteristics of the ground, such as humidity, affected the characteristics of said dielectric and therefore, its capacity. These capacity changes in the sensor can be measured as voltage changes in an impedance divider in which the capacitive sensor participates, as in documents WO2007002994A1, US2015330932A1 or CN101281152A. Other options are to record the changes in the measurement of a balanced impedance bridge that includes the capacitive sensor, or to measure the charging and discharging times of the capacitor.

Como resumen de lo expuesto, en las técnicas de medición que emplean sensores capacitivos, el componente fundamental del sensor es un condensador con al menos dos terminales y un dieléctrico, siendo el objetivo del sensor el de relacionar los cambios en su capacidad con la humedad del terreno.As a summary of the above, in the measurement techniques that use capacitive sensors, the fundamental component of the sensor is a capacitor with at least two terminals and a dielectric, the objective of the sensor being to relate the changes in its capacity with the humidity of the land.

Otra de las técnicas de medición de humedad en agricultura se fundamenta en la reflectometría, la cual está basada en lanzar una señal de excitación al medio y registrar las características de la señal reflejada debido a que se produce un cambio de impedancia en la interfaz sensor-medio. Esta excitación puede ser un pulso de voltaje o pueden ser pulsos de alta frecuencia, como en un radar.Another of the humidity measurement techniques in agriculture is based on reflectometry, which is based on launching an excitation signal into the medium and recording the characteristics of the reflected signal due to the fact that an impedance change occurs in the sensor-interface. medium. This excitation can be a voltage pulse or it can be high-frequency pulses, like in radar.

Una forma de inyectar el pulso de voltaje al medio es utilizando dos electrodos en contacto con el medio para luego medir en ellos las características de la señal reflejada. El pulso puede ser inyectado periódicamente, formando una señal cuadrada. Las características a medir pueden ser la amplitud del voltaje reflejado, los retardos en la llegada de las reflexiones respecto al instante de excitación o los cambios en el espectro de frecuencias recibido si se compara con el espectro de la señal de excitación. Ejemplos de esta técnica se muestran en los documentos de patente US6104200A, EP0297604A2 o US6441622B1.One way of injecting the voltage pulse into the medium is by using two electrodes in contact with the medium and then measuring the characteristics of the reflected signal on them. The pulse can be injected periodically, forming a square signal. The characteristics to be measured can be the amplitude of the reflected voltage, the delays in the arrival of the reflections with respect to the excitation instant or the changes in the received frequency spectrum compared to the spectrum of the excitation signal. Examples of this technique are shown in patent documents US6104200A, EP0297604A2 or US6441622B1.

Los diseños basados en técnicas de reflectometría en el dominio temporal (TDR) se centran en registrar el retardo de propagación entre el pulso inyectado o incidente y el pulso reflejado, además de medir características de la señal reflejada respecto a la incidente, como los cambios de amplitud o el cambio en la pendiente de los pulsos reflejados por efecto del terreno circundante al sensor, como en los documentos US6657443B2, US6831468B2 o US8285503B1. En este tipo de diseños, la precisión de la electrónica de control de tiempos o sincronización es especialmente importante y representa una dificultad añadida. Designs based on time domain reflectometry (TDR) techniques focus on recording the propagation delay between the injected or incident pulse and the reflected pulse, in addition to measuring characteristics of the reflected signal with respect to the incident signal, such as changes in amplitude or change in slope of the reflected pulses due to the effect of the terrain surrounding the sensor, as in documents US6657443B2, US6831468B2 or US8285503B1. In this type of design, the precision of the timing or synchronization control electronics is especially important and represents an added difficulty.

Por otra parte, existen diseños de alta frecuencia basados en reflectometría que incluyen geometrías de guiado electromagnético a través de las cuales se inyectan pulsos de alta frecuencia, como en un radar. Estos pulsos de alta frecuencia van a ser reflejados al interaccionar con el medio, como el suelo del cual se quiere medir la humedad, de forma que analizando la reflexión recibida es posible caracterizar el medio.On the other hand, there are high-frequency designs based on reflectometry that include electromagnetic guidance geometries through which high-frequency pulses are injected, as in a radar. These high-frequency pulses will be reflected when they interact with the medium, such as the soil whose humidity is to be measured, so that by analyzing the reflection received it is possible to characterize the medium.

El sistema TRIME de alta frecuencia del fabricante IMKO está basado en esta combinación de reflectometría y sistema guiado. TRIME utiliza reflectometría en el dominio del tiempo (TDR), lanzando pulsos de 1 GHz para luego caracterizar las reflexiones que se producen. Las primeras publicaciones de TRIME se remontan al año 1998 [1,2] y el documento de patente WO2019214924A1 contiene un ejemplo de geometría utilizada. De este sistema se han derivado otros diseños, como los publicados en documentos de patente como CN101210899A o CN201007712Y.The high frequency TRIME system from the manufacturer IMKO is based on this combination of reflectometry and a guided system. TRIME uses time domain reflectometry (TDR), launching 1 GHz pulses and then characterizing the reflections that occur. The first TRIME publications date back to 1998 [1,2] and patent document WO2019214924A1 contains an example of the geometry used. Other designs have been derived from this system, such as those published in patent documents such as CN101210899A or CN201007712Y.

Además de las técnicas descritas para la medición de humedad, también existen diseños basados en la medición de la conductividad eléctrica, como los mostrados en los documentos US10247687B2, CN207036751U, o diseños que emplean técnicas de medición óptica, empleando longitudes de onda a partir del infrarrojo, como en el documento US6079433A, donde se muestran diseños basados en la emisión de radiación infrarroja, para luego medir las características de la señal recibida tras ser influida por el terreno.In addition to the techniques described for humidity measurement, there are also designs based on the measurement of electrical conductivity, such as those shown in documents US10247687B2, CN207036751U, or designs that employ optical measurement techniques, using wavelengths from the infrared , as in document US6079433A, where designs based on the emission of infrared radiation are shown, to then measure the characteristics of the received signal after being influenced by the terrain.

Estas técnicas registran el comportamiento conjunto de todos los componentes del terreno, de forma que, si los cambios principales de ese comportamiento se deben principalmente a cambios en la humedad, es posible relacionar las medidas con el valor de la humedad del terreno.These techniques record the joint behavior of all the components of the terrain, so that, if the main changes in that behavior are mainly due to changes in humidity, it is possible to relate the measurements to the value of the humidity of the terrain.

ReferenciasReferences

[1] Wegehenkel M., Using TRIME-TDR for the determination of soil water dynamics on sandy soils. Journal of Plant Nutrition and Soil Science (1998). DOI:[1] Wegehenkel M., Using TRIME-TDR for the determination of soil water dynamics on sandy soils. Journal of Plant Nutrition and Soil Science (1998). DOI:

10.1002/jpln.1998.358161051210.1002/jpln.1998.3581610512

[2] Wegehenkel M., The validation of soil water balance models based on measurements of soil water contents by gravimetry and by TRIME-TDR and of soil water suctions determined by tensiometer. Journal of Plant Nutrition and Soil Science (1998). DOI: 10.1002/jpln.1998.3581610513 [2] Wegehenkel M., The validation of soil water balance models based on measurements of soil water contents by gravimetry and by TRIME-TDR and of soil water suctions determined by tensiometer. Journal of Plant Nutrition and Soil Science (1998). DOI: 10.1002/jpln.1998.3581610513

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION

La presente invención propone un sistema para medir la humedad en un medio de acuerdo con la reivindicación independiente de manera más general. Realizaciones particulares se definen en las reivindicaciones dependientes. El sistema utiliza la absorción y transferencia de potencia electromagnética como técnica para medir la humedad de un medio (suelo, terreno). El sistema mide la transferencia de potencia de radiofrecuencia desde un puerto de entrada acoplado al medio hasta otro de salida, también acoplado al medio. La potencia transferida entre los puertos se verá reducida por la absorción de potencia efectuada por el medio, de forma que la potencia medida en el puerto de salida se verá reducida respecto a la del puerto de entrada en función de la humedad del medio. El término puerto se entiende como la zona de conexión de geometría controlada en una aplicación de alta frecuencia. En concreto, el término puerto es la sección transversal que define la frontera o zona de unión entre dos estructuras que transportan potencia electromagnética de alta frecuencia. Por tanto, esta técnica emplea el fenómeno opuesto al usado en las técnicas de reflectometría: la transferencia en lugar de la reflexión. En este documento se ha de entender por alta frecuencia 1 GHz o más.The present invention proposes a system for measuring humidity in a medium according to the independent claim more generally. Particular embodiments are defined in the dependent claims. The system uses the absorption and transfer of electromagnetic power as a technique to measure the humidity of a medium (soil, terrain). The system measures the transfer of radio frequency power from an input port coupled to the medium to another output port, also coupled to the medium. The power transferred between the ports will be reduced by the absorption of power by the medium, so that the power measured at the output port will be reduced compared to that at the input port depending on the humidity of the medium. The term port is understood as the connection zone of controlled geometry in a high frequency application. Specifically, the term port is the cross section that defines the border or junction area between two structures that transport high-frequency electromagnetic power. Therefore, this technique employs the opposite phenomenon to that used in reflectometry techniques: transfer instead of reflection. In this document high frequency is to be understood as 1 GHz or more.

Para maximizar la absorción de potencia al medir humedad, el sistema para medir la humedad aplicará una excitación al puerto de entrada orientada a potenciar este efecto de máxima absorción por el agua. El agua, como material dieléctrico con pérdidas, presenta un efecto de absorción o disipación de potencia electromagnética notable a las frecuencias de microondas, es decir, por encima de 1 GHz, siendo especialmente perceptible en el rango de frecuencias comprendido entre los 2 GHz y los 130 GHz para la temperatura de 17 °C, alcanzando un máximo de absorción en torno a la frecuencia de 20 GHz. Por tanto, este será el rango de frecuencias de operación idóneo para el sistema para medir la humedad, por debajo del espectro electromagnético de la radiación infrarroja.To maximize power absorption when measuring humidity, the humidity measurement system will apply an excitation to the input port aimed at enhancing this effect of maximum absorption by water. Water, as a lossy dielectric material, has a notable electromagnetic power absorption or dissipation effect at microwave frequencies, that is, above 1 GHz, being especially noticeable in the frequency range between 2 GHz and 130 GHz for a temperature of 17 °C, reaching a maximum absorption around the frequency of 20 GHz. Therefore, this will be the ideal operating frequency range for the system to measure humidity, below the electromagnetic spectrum of infrared radiation.

MEDICIÓN DE LA POTENCIA TRANSFERIDATRANSFERRED POWER MEASUREMENT

El sistema para medir la humedad tendrá, por una parte, un módulo generador de potencia conectado a un puerto de entrada, que puede ser un oscilador de radiofrecuencia que generará un voltaje sinusoidal continuo de valor medio nulo. Por salida, que puede ser un circuito que transforme la potencia recibida en una señal útil, como puede ser un voltaje que sea función de la potencia recibida.The humidity measurement system will have, on the one hand, a power generator module connected to an input port, which can be a radiofrequency oscillator that will generate a continuous sinusoidal voltage with a zero average value. By output, which can be a circuit that transforms the received power into a useful signal, such as a voltage that is a function of the received power.

Hay que destacar que el sistema se fundamenta en la transferencia de potencia de un puerto a otro. La potencia eléctrica involucra simultáneamente a las magnitudes voltaje y corriente o impedancia, que no pueden analizarse de forma aislada, de manera que la potencia eléctrica en un instante se puede definir como el producto del voltaje instantáneo por la corriente instantánea. A partir de este fundamento, hay que tener en cuenta que, de forma general, para obtener la máxima transferencia de potencia eléctrica de un generador a una carga se debe cumplir el principio de adaptación de impedancias. En el caso en que se trabaje con impedancias resistivas, las impedancias de generador y carga deben ser iguales.It should be noted that the system is based on the transfer of power from one port to another. The electrical power simultaneously involves the magnitudes voltage and current or impedance, which cannot be analyzed in isolation, so that the electrical power at an instant can be defined as the product of the instantaneous voltage times the instantaneous current. Based on this foundation, it must be taken into account that, in general, to obtain the maximum transfer of electrical power from a generator to a load, the impedance matching principle must be met. In the case where resistive impedances are used, the generator and load impedances must be the same.

Estas consideraciones de adaptación de impedancias deben tenerse en cuenta en el diseño del sistema. Desde el punto de vista del módulo generador de potencia, para obtener la máxima transferencia de potencia, la impedancia del generador debe estar adaptada a la impedancia ofrecida por el puerto de entrada. De forma equivalente, para transferir la máxima potencia al módulo medidor de potencia, la impedancia del puerto de salida debe estar adaptada a la impedancia que ofrece el medidor de potencia. La influencia del medio a medir provocará un fenómeno de absorción de potencia y de desviación del principio de adaptación de impedancias en cada punto, influyendo en la transferencia de potencia registrada por el módulo medidor de potencia.These impedance matching considerations must be taken into account in system design. From the point of view of the power generator module, to obtain the maximum power transfer, the impedance of the generator must be adapted to the impedance offered by the input port. Equivalently, to transfer maximum power to the power meter module, the output port impedance must be matched to the impedance offered by the power meter. The influence of the medium to be measured will cause a phenomenon of power absorption and deviation from the impedance matching principle at each point, influencing the power transfer recorded by the power meter module.

El sistema objeto de esta invención tiene la ventaja de que permite inyectar potencia de forma continua en el tiempo, ya que mide la transferencia de potencia de un puerto de entrada a otro de salida. Si se compara con las técnicas de reflectometría que requieren conmutar entre la transmisión de pulsos incidentes y la detección de pulsos reflejados, en la invención se reduce la complejidad del diseño evitando elementos adicionales de amplificación, conmutación y sincronización temporal ya que no hay que distinguir pulsos incidentes de reflejados.The system object of this invention has the advantage that it allows power to be injected continuously over time, since it measures the transfer of power from one input port to another output port. Compared to reflectometry techniques that require switching between transmission of incident pulses and detection of reflected pulses, the invention reduces design complexity by avoiding additional amplification, switching, and time synchronization elements since pulses do not have to be distinguished. reflected incidents.

El sistema objeto de esta invención ofrece la ventaja de no necesitar un material conductor en contacto con dicho medio, minimizándose problemas de corrosión en elementos metálicos, ya que acopla al medio potencia electromagnética a través de una señal alterna cuyo voltaje promedio es nulo. The system object of this invention offers the advantage of not needing a conductive material in contact with said medium, minimizing corrosion problems in metallic elements, since it couples electromagnetic power to the medium through an alternating signal whose average voltage is zero.

El sistema objeto de esta invención no altera las características del medio y evita problemas de polarización del medio, puesto que la señal alterna acoplada al medio es de alta frecuencia y tiene voltaje promedio nulo. Al no aplicarse voltajes continuos al medio de forma sostenida, no se producen problemas de polarización del medio por desplazamiento de iones, evitándose tener que compensar posteriormente dicha polarización, por ejemplo, aplicando un voltaje opuesto. Además, las frecuencias de excitación aplicadas son muy elevadas, del orden de GHz, lo cual unido a la muy baja movilidad iónica de los componentes del suelo a esas frecuencias, hace que el sistema para medir la humedad no altere las características del suelo durante la medición.The system object of this invention does not alter the characteristics of the medium and avoids problems of polarization of the medium, since the alternating signal coupled to the medium is of high frequency and has zero average voltage. As continuous voltages are not applied to the medium in a sustained manner, there are no problems of polarization of the medium due to ion displacement, avoiding having to subsequently compensate said polarization, for example, by applying an opposite voltage. In addition, the applied excitation frequencies are very high, in the order of GHz, which, together with the very low ionic mobility of the soil components at those frequencies, means that the moisture measurement system does not alter the characteristics of the soil during the measurement. measurement.

La respuesta del sistema para medir la humedad es muy rápida: una vez activada la potencia de excitación en el puerto de entrada, la potencia es recibida de forma prácticamente instantánea en el puerto de salida ya que, puesto que solo hay que medir la transferencia de potencia de un puerto a otro, el retardo está relacionado fundamentalmente con el tiempo de propagación del campo electromagnético del puerto de entrada al puerto de salida.The response of the system to measure humidity is very fast: once the excitation power is activated at the input port, the power is received practically instantaneously at the output port since, since it is only necessary to measure the transfer of power from one port to another, the delay is primarily related to the propagation time of the electromagnetic field from the input port to the output port.

El sistema para medir la humedad permite encendidos y apagados rápidos de la excitación en el puerto de entrada, con el objetivo de muestrear puntualmente la humedad en el puerto de salida y apagar la excitación para ahorrar energía. Esto es debido a la rápida propagación de la potencia al puerto de salida sin que haya efectos transitorios perceptibles, debido a la combinación de la elevada frecuencia de excitación utilizada, en el rango de GHz, con la baja movilidad de los iones del terreno a dicha frecuencia de excitación.The moisture metering system allows for rapid on/off excitation at the inlet port to timely sample moisture at the outlet port and turn off the excitation to save energy. This is due to the fast propagation of the power to the output port without perceptible transient effects, due to the combination of the high excitation frequency used, in the GHz range, with the low mobility of the ground ions at that frequency. excitation frequency.

Desde el punto de vista del medio a medir, el sistema para medir la humedad permite mantener aplicada la excitación de forma continua y por tanto, permite detectar de forma continua en el tiempo y con precisión temporal las variaciones rápidas en la humedad y en la actividad del medio mientras esté activa la excitación. Esto es consecuencia de la rápida respuesta del sistema para medir la humedad y su nula influencia sobre el medio durante la medición.From the point of view of the medium to be measured, the humidity measurement system allows the excitation to be continuously applied and, therefore, allows rapid variations in humidity and activity to be detected continuously over time and with temporal precision. of the medium while the excitation is active. This is a consequence of the rapid response of the system to measure humidity and its null influence on the medium during the measurement.

MEDICIÓN DEL DESFASE INTRODUCIDOMEASUREMENT OF THE INTRODUCED PHASE

Siguiendo el mecanismo descrito de transferencia de señal de un puerto de entrada a uno de salida, realizaciones del sistema para medir la humedad pueden incorporar una de entrada y la señal obtenida en el puerto de salida. Con esto se obtiene información adicional sobre el efecto en la transferencia de la señal en términos del desfase introducido. Por tanto, bien sola la medida de potencia transferida explicada previamente, como combinadamente con esta medida de desfase introducido pueden emplearse como información conjunta o utilizarse como dos técnicas diferentes de medición de la humedad.Following the described mechanism of signal transfer from an input port to an output port, embodiments of the system to measure humidity can incorporate a input and the signal obtained at the output port. This provides additional information about the effect on the signal transfer in terms of the phase shift introduced. Therefore, the previously explained transferred power measurement alone, as well as in combination with this introduced phase shift measurement, can be used as joint information or used as two different humidity measurement techniques.

Como ejemplo de funcionamiento del circuito comparador de fase, si el voltaje de la señal oscilante que se transmite por el puerto de entrada se expresa como un voltaje alterno de la forma A rc o s (2 n ft+ 9 T ) y el voltaje de la señal que se recibe en el puerto de salida como AR-cos(2 -n-f-t+9 R), donde f es la frecuencia, t el tiempo y 9 t y 9 r las fases adicionales de la señal transmitida y recibida respectivamente, el dispositivo comparador de fase generará a su salida un voltaje proporcional al desfase entre ambas señales que puede expresarse como Vd = k (^R - 9 t), donde k es una constante.As an example of the operation of the phase comparator circuit, if the voltage of the oscillating signal that is transmitted through the input port is expressed as an alternating voltage of the form A rc os (2 n ft + 9 T ) and the voltage of the signal which is received at the output port as AR-cos( 2 -nf-t+ 9 R), where f is the frequency, t is the time, and 9 t and 9 r are the additional phases of the transmitted and received signal, respectively, the device The phase comparator will generate at its output a voltage proportional to the phase shift between both signals, which can be expressed as Vd = k (^R - 9 t ), where k is a constant.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is attached as an integral part of said description where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented :

Fig. 1.- Muestra un esquema explicativo del principio de adaptación de impedancias para máxima transferencia de potencia de generador al medidor de potencia, cuya impedancia interna actúa como carga del circuito.Fig. 1.- Shows an explanatory diagram of the impedance matching principle for maximum power transfer from the generator to the power meter, whose internal impedance acts as the circuit load.

Fig. 2.- Muestra un esquema explicativo del proceso de transferencia de potencia de generador al medidor de potencia, cuya impedancia interna actúa como carga, incluyendo el medio del que se quiere obtener la humedad.Fig. 2.- Shows an explanatory diagram of the power transfer process from the generator to the power meter, whose internal impedance acts as a load, including the medium from which humidity is to be obtained.

Fig. 3.- Muestra una vista esquemática en planta con una posible realización del sistema para medir la humedad en un medio de acuerdo con la presente invención.Fig. 3.- Shows a schematic plan view with a possible embodiment of the system for measuring humidity in a medium according to the present invention.

Fig. 4.- Muestra una vista esquemática en planta con otra posible realización del REFERENCIAS NUMÉRICASFig. 4.- Shows a schematic plan view with another possible embodiment of the NUMERICAL REFERENCES

1 Generador de voltaje.1 voltage generator.

2 Medidor de potencia cuya impedancia interna es R0.2 Power meter whose internal impedance is R 0 .

3 Detector de fase.3 Phase detector.

4 Terminal de entrada al medio.4 Input terminal in the middle.

5 Terminal de salida del medio.5 Middle output terminal.

6 Substrato del circuito.6 Circuit Substrate.

7 Plano conductor común.7 Common conductor plane.

8 Terminal de salida del medidor de potencia.8 Power meter output terminal.

9 Terminal de salida del detector de fase.9 Phase detector output terminal.

10 Procesador.10 Processor.

11 Medio.11 Medium.

12 Puerto entrada.12 input port.

13 Puerto salida.13 Outlet port.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

A la vista de las mencionadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada, las Figs. 1 y 2 permiten detallar los fundamentos físicos en que se basa la invención para luego mostrar en las Figs. 3 y 4 dos posibles realizaciones preferentes de la invención, apoyadas en los mencionados fundamentos físicos.In view of the aforementioned figures and according to the adopted numbering, Figs. 1 and 2 allow detailing the physical foundations on which the invention is based and then show in Figs. 3 and 4 two possible preferred embodiments of the invention, based on the aforementioned physical foundations.

La presente invención utiliza el principio de transferencia de potencia eléctrica o electromagnética de un extremo a otro. La situación óptima de transferencia de potencia eléctrica en el caso de impedancias resistivas se describe en la Fig. 1. En dicha figura se muestra un generador de voltaje 1, cuyo valor eficaz de fuerza electromotriz es Vg y que está conectado directamente a una carga R0 que representa la impedancia interna del medidor de potencia 2. Las impedancias de generador y carga son resistivas y están adaptadas, es decir, tienen un valor idéntico R0. En estas condiciones de adaptación de impedancias, la transferencia de potencia a la carga P es máxima y es P = Vg2/(4Ro).The present invention uses the principle of end-to-end electrical or electromagnetic power transfer. The optimal situation of electrical power transfer in the case of resistive impedances is described in Fig. 1. In said figure a voltage generator 1 is shown, whose effective value of electromotive force is Vg and which is directly connected to a load R 0 which represents the internal impedance of the power meter 2. The generator and load impedances are resistive and matched, that is, they have an identical value R 0 . Under these impedance matching conditions, the power transfer to the load P is maximum and is P = Vg2/(4Ro).

En la realización de la presente invención se incluirá un medio 11, del que se quiere obtener la humedad, entre el generador 1 y el medidor de potencia 2, cuya impedancia interna es Ro, tal y como se indica en la Fig. 2. Dicha realización incluye un generador al medio 11 a través de un puerto de entrada compuesto por el terminal de entrada 4 y el plano conductor común 7. La potencia se propaga por el medio 11 hasta un puerto de salida compuesto por el terminal de salida 5 y el plano conductor común 7, para ser entregada al medidor de potencia 2. El efecto del medio 11 es el de reducir la potencia P transferida al medidor de potencia 2 por efecto de las características físicas del medio 11, entre ellas, la humedad, por lo que la potencia entregada al medidor de potencia 2 será inferior al caso óptimo descrito en la Fig. 1, es decir P < Vg2/(4Ro).In the embodiment of the present invention, a medium 11 will be included, from which humidity is to be obtained, between the generator 1 and the power meter 2, whose internal impedance is Ro, as indicated in Fig. 2. Said embodiment includes a generator to medium 11 through an input port consisting of input terminal 4 and common conducting plane 7. Power propagates through medium 11 to an output port consisting of output terminal 5 and common conducting plane 7 , to be delivered to the power meter 2. The effect of the medium 11 is to reduce the power P transferred to the power meter 2 due to the effect of the physical characteristics of the medium 11, including humidity, so that the power delivered to power meter 2 will be less than the optimal case described in Fig. 1, ie P < Vg2/(4Ro).

Basándose en estos principios, la Fig. 3 muestra una posible realización preferente del sistema medidor de humedad para ser desarrollada con tecnología de fabricación de circuitos impresos. Las zonas rayadas corresponden con el terminal de entrada 4, el terminal de salida 5 y el plano conductor común 7, y son superficies conductoras y la zona sin rayar corresponde con el substrato dieléctrico 6 sobre el que se apoyan los elementos conductores, de los cuales forman parte los terminales de entrada 4 y de salida 5 y el plano común 7. Dicho substrato 6 se termina en punta para facilitar su inserción en el suelo, es decir, el medio 11 del que se quiere medir la humedad. El conjunto no requiere contacto directo entre las superficies conductoras y el suelo a medir, por lo que puede incluir una cubierta protectora aislante, aumentando así la robustez del sistema para medir la humedad frente a agentes externos. Dicho conjunto se enterrará en el medio 11, incluyendo los terminales de entrada 4 y de salida 5, aunque el extremo opuesto a la punta, donde no se encuentra el elemento en forma de herradura que interacciona con el medio 11 para medir la humedad, puede sobresalir ligeramente del suelo. El elemento conductor comprendido entre los elementos 4 y 5, en forma de herradura, no es una superficie equipotencial en alta frecuencia y ofrece una distribución de amplitudes de voltajes y corrientes que es variable a lo largo de su área, distribución responsable de generar un campo electromagnético en el entorno de la herradura. El plano común conductor 7 es aproximadamente equipotencial en la extensión de su superficie, minimizando la emisión de campo electromagnético en la zona comprendida por dicho conductor y reduciendo efectos espurios de ruido de alta frecuencia que puedan afectar a los componentes electrónicos de los bloques 1, 2 y 3 ubicados en dicha zona.Based on these principles, Fig. 3 shows a possible preferred embodiment of the moisture meter system to be developed with printed circuit manufacturing technology. The striped areas correspond to the input terminal 4, the output terminal 5 and the common conductive plane 7, and are conductive surfaces and the unscratched area corresponds to the dielectric substrate 6 on which the conductive elements rest, of which the input 4 and output 5 terminals and the common plane 7 form part. Said substrate 6 ends in a point to facilitate its insertion into the ground, that is, the medium 11 whose humidity is to be measured. The set does not require direct contact between the conductive surfaces and the ground to be measured, so it can include an insulating protective cover, thus increasing the robustness of the system to measure humidity against external agents. Said assembly will be buried in the medium 11, including the input 4 and output 5 terminals, although the end opposite the tip, where the horseshoe-shaped element that interacts with the medium 11 to measure humidity, can be found. protrude slightly from the ground. The conductive element comprised between elements 4 and 5, in the shape of a horseshoe, is not a high-frequency equipotential surface and offers a distribution of voltage and current amplitudes that is variable throughout its area, a distribution responsible for generating a field electromagnetic field in the environment of the horseshoe. The common conductor plane 7 is approximately equipotential in the extension of its surface, minimizing the emission of the electromagnetic field in the area comprised by said conductor and reducing spurious effects of high-frequency noise that may affect the electronic components of blocks 1, 2 and 3 located in that area.

Los números indicativos de la Fig. 3 se corresponden con los empleados en las Figs.The indicative numbers of Fig. 3 correspond to those used in Figs.

1 y 2, de forma que un circuito generador de señal, representado por el generador de voltaje 1, cuya impedancia de generador es Ro, inyecta potencia entre el terminal de entrada 4 y el terminal común 7. La señal alterna generada por el generador 1 tendrá La potencia inyectada en el puerto de entrada, compuesto por el terminal de entrada 4 y el plano conductor común 7, se propagará hasta el puerto de salida, compuesto por el terminal de salida 5 y el plano conductor común 7, por lo que el medio a medir, el suelo, tendrá influencia en esta propagación. El medidor de potencia 2, con una impedancia interna R0, se conectará al puerto de salida, es decir, entre el terminal de salida 5 y el terminal común 7. Dicho medidor de potencia ofrecerá en su terminal de salida 8 una magnitud útil relacionada con la medida, como puede ser un voltaje proporcional a la potencia registrada.1 and 2, so that a signal generator circuit, represented by voltage generator 1, whose generator impedance is Ro, injects power between input terminal 4 and common terminal 7. The alternating signal generated by generator 1 will have The power injected into the input port, composed of input terminal 4 and common conducting plane 7, will propagate to the output port, composed of output terminal 5 and common conducting plane 7, so the medium to be measured, the soil, will influence this propagation. The power meter 2, with an internal impedance R 0 , will be connected to the output port, that is, between the output terminal 5 and the common terminal 7. Said power meter will offer at its output terminal 8 a useful magnitude related to with the measurement, such as a voltage proportional to the registered power.

La Fig. 3 incluye un detector de fase 3, que mide el desfase entre la señal procedente del generador 1 y la que entra al medidor de potencia 2, ofreciendo en su terminal de salida 9 una magnitud útil relacionada con dicho desfase, como puede ser un voltaje proporcional al desfase detectado. Estas magnitudes útiles de potencia y desfase son transferidas a un procesador 10, que las procesa para determinar un valor de humedad en el medio 11. Dicho procesador recibe, en un determinado momento, información de la potencia transferida desde el generador 1 al medidor de potencia 2 en el terminal de salida 8 y, opcionalmente, información de desfase en el terminal 9. El procesador 10 convertirá esta información a un valor de humedad. Para realizar esta conversión, hay diferentes opciones. Una de ellas es que el procesador 10 almacene una tabla de correspondencias cuya entrada sea la potencia recibida en el terminal 8 o el desfase recibido en 9 y su salida la humedad correspondiente. Esta tabla debe generarse previamente para cada tipo de medio del que se va a obtener la humedad. Otra opción es que el procesador almacene parámetros físicos de calibración del terreno e implemente una fórmula matemática por la cual, a partir de la potencia recibida en 8 y/o el desfase recibido en 9, junto con los parámetros físicos del medio, calcule el valor de humedad. Esta fórmula matemática puede ser un modelo polinómico que obtenga la humedad en tanto por ciento como: h = ko ki (v-vo) k2 (v-vo)2 ... + kn (v-vo) n, siendo v el voltaje (proporcional a la potencia), ofrecido por el medidor de potencia 2 en el terminal 8 y v0 una constante cuyo valor corresponde al voltaje registrado en el terminal 8 para una humedad del 0%. Los coeficientes ki están relacionados con las características físicas del medio, de forma que, a partir de varias mediciones de calibración del terreno, tantas como coeficientes ki se deseen calcular, se obtienen dichos coeficientes ki y estos quedan almacenados en la configuración del procesador. Teniendo en cuenta que el voltaje en el terminal 8 del medidor de potencia 2 disminuye con la humedad, la aproximación lineal más simple calcula la humedad utilizando ko = 100 y k i = -100, de forma que h = 100 - 100 (v-vo), expresión que en la práctica funciona es único y es posible definir fórmulas alternativas basadas en parámetros electromagnéticos del terreno como la constante dieléctrica y la conductividad del medio, parámetros que quedan almacenados en la configuración del procesador. El procesador 10 puede obtener valores de humedad utilizando solo la medida de potencia, solo la medida de desfase, o combinando ambas medidas de potencia y desfase, según se implemente la operación en el procesador.Fig. 3 includes a phase detector 3, which measures the phase shift between the signal coming from the generator 1 and the one entering the power meter 2, offering at its output terminal 9 a useful magnitude related to said phase shift, such as a voltage proportional to the detected phase shift. These useful magnitudes of power and phase shift are transferred to a processor 10, which processes them to determine a humidity value in the medium 11. Said processor receives, at a certain moment, information on the power transferred from the generator 1 to the power meter 2 at output terminal 8 and, optionally, offset information at terminal 9. Processor 10 will convert this information to a moisture value. To perform this conversion, there are different options. One of them is that the processor 10 stores a correspondence table whose input is the power received at the terminal 8 or the offset received at 9 and its output is the corresponding humidity. This table must be previously generated for each type of medium from which the humidity is to be obtained. Another option is for the processor to store physical parameters of the terrain calibration and implement a mathematical formula by which, based on the power received in 8 and/or the offset received in 9, together with the physical parameters of the medium, it calculates the value moisture. This mathematical formula can be a polynomial model that obtains the humidity in percent as: h = ko ki ( v-vo) k2 ( v-vo)2 ... + kn ( v-vo) n, where v is the voltage (proportional to power), offered by the power meter 2 at terminal 8 and v 0 a constant whose value corresponds to the voltage recorded at terminal 8 for 0% humidity. The ki coefficients are related to the physical characteristics of the environment, so that, based on various ground calibration measurements, as many as ki coefficients are to be calculated, said ki coefficients are obtained and these are stored in the processor configuration. Taking into account that the voltage at terminal 8 of power meter 2 decreases with humidity, the simplest linear approximation calculates humidity using ko = 100 and ki = -100, so that h = 100 - 100 ( v-vo ), expression that in practice works is unique and it is possible to define alternative formulas based on electromagnetic parameters of the ground such as the dielectric constant and the conductivity of the medium, parameters that are stored in the processor configuration. Processor 10 may obtain moisture values using only the power measurement, only the offset measurement, or combining both power and offset measurements, depending on how the operation is implemented in the processor.

La Fig. 4 muestra otra posible realización preferente del medidor de humedad siguiendo las mismas convenciones que se han explicado para la Fig. 3. Las únicas diferencias radican en la geometría de los terminales de entrada 4 y de salida 5. En este caso el conductor rectangular asociado al terminal de entrada 4 se puede asimilar a una antena transmisora y el conectado al terminal de salida 5, a una antena receptora. De forma idéntica a como se ha explicado para la Fig. 3, la potencia a transmitir se inyecta en el puerto de entrada, formado por el terminal de entrada 4 y el plano conductor común 7, mientras que la potencia a recibir se medirá en el puerto de salida, formado por el terminal de salida 5 y el plano conductor común 7.Fig. 4 shows another possible preferred embodiment of the humidity meter following the same conventions that have been explained for Fig. 3. The only differences lie in the geometry of the input 4 and output 5 terminals. In this case the conductor rectangular associated with input terminal 4 can be assimilated to a transmitting antenna and the one connected to output terminal 5, to a receiving antenna. In the same way as explained for Fig. 3, the power to be transmitted is injected into the input port, formed by the input terminal 4 and the common conductor plane 7, while the power to be received will be measured at the output port, formed by output terminal 5 and common conductor plane 7.

Tanto para la Fig. 3 como para la Fig. 4, la geometría de los elementos que componen el diseño debe elaborarse cuidadosamente, ya que se trata de un diseño de alta frecuencia, con lo cual las características eléctricas, así como las dimensiones de los elementos conductores y dieléctricos empleados influirán en la transferencia de la potencia de unos puntos a otros del circuito. Mencionar que, en la Fig. 4, aunque no estén unidos los terminales de entrada 4 y de salida 5 por un material conductor, están unidos electromagnéticamente a altas frecuencias.For both Fig. 3 and Fig. 4, the geometry of the elements that make up the design must be carefully elaborated, since it is a high-frequency design, with which the electrical characteristics, as well as the dimensions of the Conductive and dielectric elements used will influence the transfer of power from one point to another in the circuit. Mention that, in Fig. 4, although the input 4 and output 5 terminals are not linked by a conductive material, they are linked electromagnetically at high frequencies.

Para realizar el diseño de forma óptima, se partirá de la especificación de la impedancia del generador R0, que supondremos puramente resistiva, de forma que el generador 1 deberá conectarse a una línea de transmisión o guía de onda de impedancia característica R0. De esta forma, el voltaje del generador Vg al ser aplicado a través de su impedancia de generador R0 sobre la línea de impedancia característica Ro, se convierte en una onda de potencia de valor P = Vg2/(4Ro) que es transportada hasta el puerto de entrada formado por el terminal de entrada 4 y el plano conductor 7. La línea de transmisión puede realizarse con tecnología de microtira (micmstríp), ajustando la anchura y separación de los elementos conductores en función de la conductividad y constante dieléctrica del substrato con el fin de obtener una impedancia característica de línea de valor Ro. Las dimensiones de la estructura ajustarse de forma que la impedancia vista en el puerto de salida, formado por el terminal de salida 5 y el plano conductor 7, en condiciones de ausencia de humedad, se aproxime lo más posible a la impedancia de referencia R0. La potencia recibida en el puerto de salida se guiará con otro tramo de línea de transmisión o guía de onda, de impedancia característica R0, hasta el medidor de potencia 2, cuya impedancia de entrada coincidirá con la de referencia R0. En el caso en el que en alguno de los puntos de interconexión descritos se trabaje con una impedancia diferente a la de referencia R0, la potencia transferida desde el generador al medidor de potencia será menor, por lo que se deberán considerar estos efectos o incluir etapas de adaptación de impedancias para maximizar la transferencia de potencia.To carry out the design optimally, we will start from the specification of the generator impedance R 0 , which we will assume to be purely resistive, so that generator 1 must be connected to a transmission line or waveguide with characteristic impedance R 0 . In this way, the generator voltage Vg, when applied through its generator impedance R 0 on the characteristic impedance line Ro, becomes a power wave of value P = Vg2/(4Ro) that is transported to the generator. input port formed by the input terminal 4 and the conductive plane 7. The transmission line can be made with microstrip technology ( micmstrip ), adjusting the width and separation of the conductive elements depending on the conductivity and dielectric constant of the substrate with in order to obtain a characteristic line impedance value Ro. Structure Dimensions be adjusted so that the impedance seen at the output port, formed by the output terminal 5 and the conductive plane 7, in conditions of absence of humidity, is as close as possible to the reference impedance R 0 . The power received at the output port will be guided with another section of transmission line or waveguide, with characteristic impedance R 0 , to the power meter 2, whose input impedance will coincide with the reference impedance R 0 . In the event that any of the interconnection points described work with an impedance other than the reference R 0 , the power transferred from the generator to the power meter will be less, so these effects must be considered or included. impedance matching stages to maximize power transfer.

Ambas realizaciones admiten variantes en su geometría, pero los conceptos clave de la invención son: el utilizar un puerto de entrada 12 al medio 11 (terminal 4 y plano común 7) al que se va a inyectar potencia en el rango de radiofrecuencias de absorción del agua y un puerto de salida 13 del medio 11 (terminal 5 y plano conductor 7), del cual se va a obtener la lectura de la potencia transferida tras ser afectada por el medio 11, además de obtenerse (opcionalmente) información de fase a través del detector de fase 3.Both embodiments admit variants in their geometry, but the key concepts of the invention are: using an input port 12 to the medium 11 (terminal 4 and common plane 7) to which power is going to be injected in the absorption radiofrequency range of the water and an outlet port 13 of the medium 11 (terminal 5 and conductive plane 7), from which the reading of the power transferred after being affected by the medium 11 will be obtained, in addition to obtaining (optionally) phase information through of the phase detector 3.

La Fig. 5 muestra un ejemplo de voltajes obtenidos en el terminal 8 en una prueba real efectuada con este sistema medidor de humedad. Dichos voltajes son proporcionales a la potencia recibida en el medidor de potencia 2 y entran al procesador 10 para ser transformados en valores de humedad con las operaciones descritas anteriormente.Fig. 5 shows an example of voltages obtained at terminal 8 in an actual test carried out with this moisture meter system. Said voltages are proportional to the power received in the power meter 2 and enter the processor 10 to be transformed into humidity values with the operations described above.

La gráfica mostrada en la Fig. 6 muestra los valores calculados por el procesador y puesto que se trata de una prueba real, efectuada en un terreno cultivado, puede observarse cómo se va perdiendo humedad a lo largo de varios días, formando un gráfico escalonado descendente si se observa de izquierda a derecha. Esto es debido a que la pérdida de humedad es más acusada durante parte del día (flancos descendentes) que durante la noche (zonas planas del escalón). Este comportamiento se revierte en el momento en que se activa el sistema de riego del terreno, realizando irrigaciones a intervalos regulares que son mostradas como escalones ascendentes e incrementos abruptos de la humedad en forma de picos cada vez que el riego es activado. La activación del riego a lo largo de varios días hace que la humedad del terreno vuelva a ascender, tal y como se muestra en la parte derecha de la Fig. 6. The graph shown in Fig. 6 shows the values calculated by the processor and since it is a real test, carried out on cultivated land, it can be seen how moisture is lost over several days, forming a descending stepped graph if viewed from left to right. This is due to the fact that the loss of humidity is more pronounced during part of the day (falling flanks) than during the night (flat areas of the step). This behavior is reversed at the moment the terrain irrigation system is activated, performing irrigations at regular intervals that are shown as ascending steps and abrupt increases in humidity in the form of peaks each time the irrigation is activated. Activating irrigation over several days causes soil moisture to rise again, as shown on the right side of Fig. 6.

Habiendo descrito suficientemente con los ejemplos anteriores, diferentes aspectos para llevar a la práctica la invención, se reivindica protección para el siguiente sistema para medir la humedad en un medio. Having sufficiently described with the previous examples, different aspects to put the invention into practice, protection is claimed for the following system for measuring humidity in a medium.

Claims (14)

REIVINDICACIONES 1. Sistema para medir la humedad en un medio (10) caracterizado porque comprende:1. System for measuring humidity in a medium (10) characterized in that it comprises: un generador de voltaje (1) configurado para generar una señal de voltaje de alta frecuencia;a voltage generator (1) configured to generate a high frequency voltage signal; un medidor de potencia (2) configurado para medir una señal de potencia; un puerto de entrada (12) que comprende un terminal de entrada (4) que, en funcionamiento, está dentro del medio (11), donde el terminal de entrada (4) está conectado eléctricamente con el generador de voltaje (1) para entregar una señal de potencia de alta frecuencia al medio (10);a power meter (2) configured to measure a power signal; an input port (12) comprising an input terminal (4) which, in operation, is within the means (11), where the input terminal (4) is electrically connected with the voltage generator (1) to deliver a high frequency power signal to the medium (10); un puerto de salida (13) que comprende un terminal de salida (5) que, en funcionamiento, está dentro del medio (11), donde el terminal de salida (5) está conectado eléctricamente con el medidor de potencia (2) para recibir una señal de potencia de alta frecuencia del medio (10);an output port (13) comprising an output terminal (5) which, in operation, is within the means (11), where the output terminal (5) is electrically connected with the power meter (2) to receive a high frequency power signal from the medium (10); un procesador (10) configurado para procesar la señal de potencia entregada al medio (11) y la señal de potencia medida del medio (11) y, en función de dichas señales de potencia, determinar un valor de humedad en el medio (11).a processor (10) configured to process the power signal delivered to the medium (11) and the measured power signal of the medium (11) and, based on said power signals, determine a humidity value in the medium (11) . 2. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según la reivindicación 1, que comprende además un detector de fase (3) conectado eléctricamente con el terminal de entrada (4) del puerto de entrada (12) y con el terminal de salida (13) del puerto de salida (13), donde el detector de fase (3) está configurado para medir la diferencia de fase entre señales de ambos terminales, donde el procesador (10) está configurado para procesar la diferencia de fase medida por el detector de fase (3) y realizar un ajuste del valor de humedad en el medio (11) adicionalmente en función de la diferencia de fase medida.2. System for measuring humidity in a medium (11) according to claim 1, further comprising a phase detector (3) electrically connected to the input terminal (4) of the input port (12) and to the input terminal output (13) of the output port (13), where the phase detector (3) is configured to measure the phase difference between signals from both terminals, where the processor (10) is configured to process the phase difference measured by the phase detector (3) and perform an adjustment of the humidity value in the medium (11) additionally as a function of the measured phase difference. 3. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según la reivindicación 1 o 2, donde el generador de voltaje (1) genera una señal alterna cuyo voltaje promedio es nulo.3. System for measuring humidity in a medium (11) according to claim 1 or 2, wherein the voltage generator (1) generates an alternating signal whose average voltage is null. 4. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el terminal de entrada (4) y el terminal de salida (5) están conectados por un material conductor.4. System for measuring humidity in a medium (11) according to any one of claims 1 to 3, wherein the input terminal (4) and the output terminal (5) are connected by a conductive material. 5. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según cualquiera de las conectados por un material no conductor.5. System for measuring humidity in a medium (11) according to any of the connected by a non-conductive material. 6. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende un plano conductor común (7) conectado eléctricamente con el generador de voltaje (1), con el medidor de potencia (2), con el detector de fase (3), actuando como referencia de voltaje.6. System for measuring humidity in a medium (11) according to any of claims 1 to 5, comprising a common conducting plane (7) electrically connected to the voltage generator (1), to the power meter (2) , with the phase detector (3), acting as a voltage reference. 7. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el procesador comprende una memoria donde se almacena una tabla de correspondencias entre un valor de potencia y un valor de humedad asociado.7. System for measuring humidity in a medium (11) according to any of claims 1 to 6, where the processor comprises a memory where a table of correspondences between a power value and an associated humidity value is stored. 8. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, que comprende una memoria de correspondencias donde se almacena información entre un valor de desfase y un valor de humedad; donde el procesador (10) está configurado para acceder a la memoria de correspondencias.8. System for measuring humidity in a medium (11) according to any of claims 2 to 7, comprising a correspondence memory where information is stored between an offset value and a humidity value; where the processor (10) is configured to access the correspondence memory. 9. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el procesador (10) está configurado calcular el valor de humedad en función de un conjunto de parámetros físicos del medio (11) y la potencia medida.9. System for measuring humidity in a medium (11) according to any of claims 1 to 7, where the processor (10) is configured to calculate the humidity value based on a set of physical parameters of the medium (11) and the measured power. 10. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según la reivindicación 9, donde el procesador (10) está configurado para acceder a una pluralidad de parámetros físicos de calibración del medio (11) y para calcular el valor de humedad, se efectúa la aplicación de una fórmula matemática basada en un modelo polinómico.10. System for measuring humidity in a medium (11) according to claim 9, wherein the processor (10) is configured to access a plurality of physical parameters for calibration of the medium (11) and to calculate the humidity value, it is performs the application of a mathematical formula based on a polynomial model. 11. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende un substrato (6) con geometría en punta.11. System for measuring humidity in a medium (11) according to any of claims 1 to 11, comprising a substrate (6) with pointed geometry. 12. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según la reivindicación 11, donde el substrato (6) comprende una cubierta protectora aislante.12. System for measuring humidity in a medium (11) according to claim 11, wherein the substrate (6) comprises an insulating protective cover. 13. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde la señal de voltaje está dentro del rango de frecuencias comprendido entre 2 GHz y 130 GHz. 13. System for measuring humidity in a medium (11) according to any of claims 1 to 12, where the voltage signal is within the frequency range between 2 GHz and 130 GHz. 14. Sistema para medir la humedad en un medio (11) según la reivindicación 13, donde la señal de voltaje es 20 GHz. 14. System for measuring humidity in a medium (11) according to claim 13, wherein the voltage signal is 20 GHz.
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