FI84402C - Method and apparatus for determining moisture content of the material - Google Patents

Method and apparatus for determining moisture content of the material Download PDF

Info

Publication number
FI84402C
FI84402C FI890201A FI890201A FI84402C FI 84402 C FI84402 C FI 84402C FI 890201 A FI890201 A FI 890201A FI 890201 A FI890201 A FI 890201A FI 84402 C FI84402 C FI 84402C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
signal
frequency
measured
moisture content
microwave
Prior art date
Application number
FI890201A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI84402B (en
FI890201A (en
FI890201A0 (en
Inventor
Pekka Jakkula
Esko Tahkola
Original Assignee
Kajaani Electronics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kajaani Electronics filed Critical Kajaani Electronics
Priority to FI890201A priority Critical patent/FI84402C/en
Publication of FI890201A0 publication Critical patent/FI890201A0/en
Priority to CA 2007300 priority patent/CA2007300C/en
Priority to SE9000065A priority patent/SE505241C2/en
Priority to JP2005402A priority patent/JP3026223B2/en
Priority to DE4000925A priority patent/DE4000925C2/en
Publication of FI890201A publication Critical patent/FI890201A/en
Publication of FI84402B publication Critical patent/FI84402B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI84402C publication Critical patent/FI84402C/en
Priority to US07/859,893 priority patent/US5315258A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G01N22/04—Investigating moisture content

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

1 844021 84402

MENETELMÄ JA LAITE MATERIAALIN KOSTEUSPITOISUUDEN MÄÄRITTÄMISEKSI - FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR BESTÄMNING AV FUKTHALT I MATERIALETMETHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE MOISTURE CONTENT OF A MATERIAL - FOR A DETERMINATION OF THE MOISTURE CONTENT OF A MATERIAL

5 Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite mate riaalin kosteuspitoisuuden määrittämiseksi.The invention relates to a method and an apparatus for determining the moisture content of a material.

Nykyisin käytössä olevat materiaalien online-kosteuspitoisuuden määrittämiseen soveltuvat mittausmenetelmät ja -laitteet perustuvat yleensä kapasitanssin, 10 johtokyvyn, neutronisironnan, infrapunasätcilyn tai mikroaaltosäteilyn käyttöön.The measurement methods and equipment currently used to determine the online moisture content of materials are generally based on the use of capacitance, conductivity, neutron scattering, infrared control, or microwave radiation.

Mikroaallot ovat radioaaltoja, joiden taajuus on 300 MHz ... 300 GHz. Mikroaaltokosteusmittarit perustuvat yleensä aallon läpikulkuvaimennuksen tai vaihe-15 siirron mittaukseen. Läpikulkuvaimennusmittaus on herkkä heijastuksista tuleville häiriöille ja vaihemittaus on teknisesti vaikea suorittaa varsinkin paksuista materi-aalikerroksista, joissa vaihe voi kääntyä yli 360°.Microwaves are radio waves with a frequency of 300 MHz ... 300 GHz. Microwave humidity meters are usually based on the measurement of wave transit attenuation or phase-15 shift. Transmission attenuation measurement is sensitive to interference from reflections and phase measurement is technically difficult to perform, especially on thick layers of material where the phase can turn more than 360 °.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada lähinnä 20 puu- ja paperiteollisuuden tarpeisiin soveltuva online-menetelmä ja laite materiaalin kosteuspitoisuuden määrittämiseksi, ja mahdollistaa mittaustulosten käyttäminen prosessin tosiaikaiseen säätöön.The object of the invention is to provide an online method and device for determining the moisture content of a material, which is mainly suitable for the needs of the wood and paper industry, and enables the measurement results to be used for real-time process control.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteelle 25 materiaalin kosteuspitoisuuden määrittämiseksi on tun nusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa 1 ja 10.The method and device 25 according to the invention for determining the moisture content of a material are characterized by what is stated in claims 1 and 10.

Keksintö perustuu siihen tosiasiaan, että mikroaallon nopeus materiaalissa riippuu materiaalin 30 dielektrisistä ominaisuuksista seuraavasti: v = c / VU,’ + |er|)/2 , (1) missä Jsr| = ,/er » 2 + Er"2 er' = materiaalin suhteellisen dielektrisyys-35 vakion realiosa er" = materiaalin suhteellisen dielektrisyys-vakion imaginääriosa ?. 84402 c = valon nopeusThe invention is based on the fact that the microwave velocity in a material depends on the dielectric properties of the material 30 as follows: v = c / VU, ‘+ | er |) / 2, (1) where Jsr | =, / er »2 + Er" 2 er '= real part of the relative dielectric constant of the material 35 er "= imaginary part of the relative dielectric constant of the material?. 84402 c = speed of light

Veden dielektrisyysvakio on suuri verrattuna useimpien muiden aineiden dielektrisyysvakioon ja siksi 5 mikroaalto hidastuu kosteassa materiaalissa enemmän kuin kuivassa. Materiaalin kosteuspitoisuus voidaan näin mitata. Nopeuden hidastumisesta aiheutuva aikaviive τ voidaan laskea kaavalla (2) 10 τ = d/v = d/(c/VUr’ + |er| )/2 ) (2) missä t = aikaviive d = mikroaallon kulkema matka materiaalissa v = mikroaallon nopeus materiaalissa c = valon nopeus 15 er' = materiaalin suhteellisen dielektrisyys- vakion reaaliosa ε*. = materiaalin suhteellinen dielektrisyysvakioThe dielectric constant of water is high compared to the dielectric constant of most other substances and therefore 5 microwaves slow down more in wet material than in dry material. The moisture content of the material can thus be measured. The time delay τ due to the deceleration can be calculated by the formula (2) 10 τ = d / v = d / (c / VUr '+ | er |) / 2) (2) where t = time delay d = distance traveled by the microwave in the material v = speed of the microwave in material c = speed of light 15 er '= real part of the relative dielectric constant of the material ε *. = relative dielectric constant of the material

Keksinnön mukaisessa menetelmässä materiaalin 20 kosteuspitoisuuden määrittämiseksi johdetaan mikroaal- tosignaali mitattavan materiaalin läpi, mitataan materiaalin läpäisseen signaalin nopeuden muutos ja määritetään materiaalin kosteuspitoisuus mitatun muutoksen ja materiaalin tunnetun ao. mikroaaltosignaalin muutoksen 25 ja kosteuspitoisuuden muutoksen riippuvuuden perusteel la.In the method according to the invention for determining the moisture content of the material 20, a microwave signal is passed through the material to be measured, the change in velocity of the signal passed through the material is measured and the moisture content of the material is determined as a function of the measured change and the known microwave signal change 25 and the moisture content change.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa mikroaaltosignaalin nopeuden muutos mitataan taajuusmodulaa-tion, mikroaaltopulssin, -hurstin, tai -pulssisekvenssin 30 kulkuajan tai kohinakorrelaation avulla.In one embodiment of the method, the change in microwave signal speed is measured by frequency modulation, microwave pulse, hurst, or pulse sequence travel time or noise correlation.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa materiaalin läpäisseen mikroaaltopulssin, -hurstin, -pulssisekvenssin tai jatkuvan mikroaaltolähetteen kulkuaika mitataan vakiossa mittausvälissä.In one embodiment of the method, the travel time of a microwave pulse, hurst, pulse sequence, or continuous microwave transmission that has passed the material is measured over a constant measurement interval.

35 Menetelmän eräässä sovellutuksessa kulkuaika mittausvälissä mitataan lähetetyn ja vastaanotetun 3 84402 mikroaaltopulssin, -hurstin tai pulssisekvenssin suorana aikavälinä kellon avulla.35 In one embodiment of the method, the travel time in the measurement interval is measured as a direct time interval of the transmitted and received 3 84402 microwave pulses, hurts or pulse sequences by means of a clock.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa mitattavan materiaalin läpäisseen jatkuvan, paloittain jatkuvan, 5 pulssi- tai pulssisekvenssimuotoisen mikroaaltolähetteen kulkuaika määritetään korrelaatiotekniikalla, jolloin lähetetään laajakaistaista kohinaa tai moduloidaan mikroaaltolähetettä satunnaiskohinalla tai digitaalisilla satunnaissignaaleilla ja kulkuaika määritetään lähe-10 tetyn ja vastaanotetun signaalin ristikorrelaatiofunkti- on avulla.In one embodiment of the method, the travel time of a continuous, piecewise, continuous pulse or pulse sequence microwave transmission that passes the material to be measured is determined by a correlation technique to transmit broadband noise or modulate the microwave transmission with a signal-to-noise multiplier and a random signal.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa mikroaal-tosignaalin nopeuden muutos mitattavassa materiaalissa määritetään taajuusmodulaation avulla, jolloin muodoste-15 taan mikroaaltosignaali, muutetaan mikroaaltosignaalin taajuutta jotakin matemaattista funktiota noudattaen tietyn aikajakson T kuluessa taajuusalueen alemmasta taajuudesta tx ylempään taajuuteen f2 ja/tai päinvastoin, jaetaan mikroaaltosignaali ensimmäiseen osaan ja 20 toiseen osaan, johdetaan ensimmäinen osa mittauskoh-dassa mitattavan materiaalin läpi, sekoitetaan läpikul-kenut ensimmäinen osa toiseen osaan, muodostetaan saadusta signaalista viivästymää vastaava välitaajuussig-naali *f, ja määritetään signaalin *f avulla mitatun 25 materiaalin kosteuspitoisuusarvo tunnetun välitaajuus- signaalin *f ja kosteuspitoisuuden riippuvuuden perusteella.In one embodiment of the method, the change in microwave signal velocity in the material to be measured is determined by frequency modulation to generate a microwave signal, the frequency of the microwave signal is changed according to some mathematical function to to the second part, passing the first part through the material to be measured at the measuring point, mixing the first part passed through the second part, generating an intermediate frequency signal * f corresponding to the delay from the received signal, and determining the moisture content value of the material measured by the signal * f and the known intermediate frequency signal * f, and based on moisture content dependence.

Välitaajuus Af voidaan myös laskea seuraavasti: 30 Af= B'd· ({ε*. ’ +1 e*. | ) / 2) * /(T-c) (3) missä B = fz-fj = pyyhkäisykaistan (taajuuden muuttu- miskaistan) leveys fi = pyyhkäisykaistan alaraja = alempi taajuus 35 f2 = pyyhkäisykaistan yläraja = ylempi taajuus d = mikroaallon kulkema matka materiaalissa εΓ’ = materiaalin suhteellisen dielektrisyys- 4 84402 vakion reaaliosa εΓ = materiaalin suhteellinen dielektrisyysva-kio T = pyyhkäisyaika 5 c = valon nopeusThe intermediate frequency Af can also be calculated as follows: 30 Af = B'd · ({ε *. '+1 e *. |) / 2) * / (Tc) (3) where B = fz-fj = sweep band band) width fi = lower limit of the sweep band = lower frequency 35 f2 = upper limit of the sweep band = upper frequency d = distance traveled by the microwave in the material εΓ '= relative dielectric constant of the material 4 84402 real part of the constant

Taulukossa 1 on esitetty kaavalla (3) laskettuja eräiden materiaalien tyypillisiä välitaajuuden *f arvoja. Parametreiksi on valittu B = 2 GHz, T = 10 ms, d = 30 cm ja c = 3·10β m/s.Table 1 shows the typical intermediate frequency * f values of some materials calculated by formula (3). B = 2 GHz, T = 10 ms, d = 30 cm and c = 3 · 10β m / s have been chosen as parameters.

1010

Materiaali εΓ' e*." *f (Hz) vesi 80 5 1788 15 kostea puu 23 2,5 959 kuiva puu 3 0,1 346 ilma 1 0 200 20 Taulukko 1. Laskettuja arvoja eri materiaaleillaMaterial εΓ 'e *. "* F (Hz) water 80 5 1788 15 wet wood 23 2.5 959 dry wood 3 0.1 346 air 1 0 200 20 Table 1. Calculated values for different materials

Taulukosta huomataan, että veden dielektrisyysvakio on suuri verrattuna muiden aineiden dielektrisyysvakioon ja siksi esimerkiksi välitaajuuden arvo on kostealla 25 puulla suurempi kuin kuivalla puulla.It can be seen from the table that the dielectric constant of water is high compared to the dielectric constant of other substances and therefore, for example, the value of the intermediate frequency is higher for wet wood than for dry wood.

Kosteuspitoisuusarvon määritys mitatun välitaa-juussignaalin *f taajuudesta tapahtuu laskennallisesti tai graafisesti, kun tunnetaan tietyn materiaalin kosteuspitoisuuden ja välitaajuussignaalin taajuuden väli-30 nen riippuvuus. Riippuvuus voidaan määrittää useilla mittauksilla, jossa mitataan keksinnön menetelmällä ja laitteella materiaalia tunnetuilla tai mitattavilla kosteuspitoisuusarvoilla. Mittaustulosten perusteella muodostetaan funktio, joka kuvaa suureiden riippuvuutta 3 5 toisistaan. Funktiota käytetään sitten hyväksi määritet täessä tai laskettaessa keksinnön menetelmällä ja laitteella tapahtuvissa mittauksissa materiaalin kosteuspitoisuutta. Riippuvuusfunktio voi olla tietokoneohjelmassa, joka laskee lopullisen kosteuspitoisuuden arvon.The determination of the moisture content value from the frequency of the measured intermediate frequency signal * f takes place computationally or graphically, when the dependence between the moisture content of a certain material and the frequency of the intermediate frequency signal is known. The dependence can be determined by several measurements, in which the material is measured by known or measurable moisture content values by the method and apparatus of the invention. Based on the measurement results, a function is formed that describes the dependence of the variables 3 5 on each other. The function is then used to determine or calculate the moisture content of the material in measurements with the method and apparatus of the invention. The dependence function may be in a computer program that calculates the value of the final moisture content.

40 Menetelmän eräässä sovellutuksessa mikroaal- tosignaalin taajuutta muutetaan jatkuvasti ja jaksolli- 5 84402 sesti alemmasta taajuudesta ylempään taajuuteen f2 ja sen jälkeen ylemmästä taajuudesta f2 alempaan taajuuteen fi.40 In one embodiment of the method, the frequency of the microwave signal is changed continuously and periodically from a lower frequency to an upper frequency f2 and then from an upper frequency f2 to a lower frequency f1.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa saatetaan 5 mitattava materiaali kulkemaan mittausvälistä, ja mitattava materiaali on materiaalivirta, kuten puuhake, pape-riraina tai vesisuspensio, kuten sellu- tai mekaaninen puumassa.In one embodiment of the method, the material to be measured is made to pass between the measuring intervals, and the material to be measured is a material flow, such as wood chips, paper web, or an aqueous suspension, such as pulp or mechanical pulp.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa kosteuspi-10 toisuutta määritetään jatkuvatoimisesti.In one embodiment of the method, the moisture content is determined continuously.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu lähetin-laite, joka on järjestetty johtamaan mikroaaltosignaali mitattavan materiaalin läpi ja ilmaisinlaite ja lasken-talaite, jotka on järjestetty mittaamaan läpikulkeneen 15 signaalin nopeuden muutos ja määrittämään materiaalin kosteuspitoisuus mitatun muutoksen ja materiaalin tunnetun ao. mikroaaltosignaalin muutoksen ja kosteuspitoisuuden muutoksen riippuvuuden perusteella.The device according to the invention comprises a transmitter device arranged to pass a microwave signal through the material to be measured and a detector device and a calculating device arranged to measure the change in velocity of the transmitted signal and to determine the moisture content of the material based on the measured change and the known microwave change of the material. .

Laitteen eräässä sovellutuksessa lähetinlait-20 teeseen kuuluu oskillaattori, joka on järjestetty muodostamaan mikroaaltotaajuinen signaali ja muuttamaan signaalin taajuutta jotakin matemaattista funktiota noudattaen tietyn aikajakson T kuluessa taajuusalueen alemmasta taajuudesta fx ylempään taajuuteen f2 ja/tai 25 päinvastoin; isolaattori, joka on järjestetty päästämään signaali värähtelypiirissä vain yhteen suuntaan; suunta-kytkin, joka on järjestetty jakamaan signaali ensimmäiseen osaan ja toiseen osaan; sekä lähetin, (esim. lähe-tinantenni), joka on järjestetty lähettämään suuntakyt-30 kimeltä tuleva ensimmäinen osa mitattavan materiaalin läpi; että ilmaisinlaitteeseen kuuluu vastaanotin, (esim. vastaanottoantenni), joka on järjestetty vastaanottamaan mitattavan materiaalin läpikulkenut ensimmäinen osa; sekoitin, jossa on ensimmäinen tuloportti, 35 toinen tuloportti ja lähtöportti, ja joka on järjestetty vastaanottamaan ensimmäinen osa vastaanottimesta ensimmäiseen tuloport- 6 84402 tiin ja toinen osa suoraan suuntakytkimestä toiseen tuloporttiin ja järjestetty sekoittamaan tuloportteihin tuodut signaalit ja muodostamaan saadusta signaalista viivästymää vastaava välitaajuussignaali ja tulostamaan 5 se lähtöporttiin; ja että laskentalaite on järjestetty ohjaamaan oskillaattoria, mittaamaan sekoittimen lähtö-portista saatava välitaajuussignaalin taajuus ja määrittämään signaalin avulla mitatun materiaalin kosteus- pitoisuusarvo tunnetun välitaajuussignaalin ja kosteus-10 pitoisuuden riippuvuuden perusteella.In one embodiment of the device, the transmitter device 20 includes an oscillator arranged to generate a microwave signal and change the frequency of the signal according to some mathematical function over a period of time T from the lower frequency fx of the frequency range to the upper frequency f2 and / or vice versa; an insulator arranged to pass the signal in the oscillation circuit in only one direction; a direction switch arranged to divide the signal into a first part and a second part; and a transmitter, (e.g., a transmitter antenna) arranged to transmit the first portion from the directional switch through the material to be measured; that the detecting device comprises a receiver, (e.g. a receiving antenna) arranged to receive the first part of the material to be measured; a mixer having a first input port, a second input port and an output port, arranged to receive a first portion from the receiver to the first input port and a second portion directly from the directional switch to the second input port and arranged to mix the signals input to the input ports and generate an intermediate frequency signal corresponding to the delay it to the output port; and that the calculating device is arranged to control the oscillator, to measure the frequency of the intermediate frequency signal from the mixer output port, and to determine the moisture content value of the material measured by the signal based on the known intermediate frequency signal and the moisture-10 concentration dependence.

Laitteen eräässä sovellutuksessa lähetin ja vastaanotin ovat eri puolilla mitattavaa materiaalia.In one application of the device, the transmitter and receiver are different parts of the material to be measured.

Laitteen eräässä sovellutuksessa lähetin ja vastaanotin ovat samalla puolella mitattavaa materiaalia 15 ja että mitattavan materiaalin toiselle puolelle on järjestetty heijastinlevy, joka on järjestetty heijastamaan lähettimen lähettämä materiaalin läpikulkenut mikroaaltosignaali vastaanottimeen.In one embodiment of the device, the transmitter and receiver are on the same side of the material to be measured 15 and that a reflector plate is arranged on the other side of the material to be measured, which is arranged to reflect the microwave signal transmitted by the transmitter to the receiver.

Laitteen eräässä sovellutuksessa laskenta-20 laite on järjestetty ohjaamaan oskillaattoria siten, että mikroaaltosignaalin taajuus muuttuu jatkuvasti ja jaksollisesta alemmasta taajuudesta fx ylempään taajuuteen f2 ja sen jälkeen ylemmästä taajuudesta f2 alempaan taajuuteen fx.In one embodiment of the device, the counting device 20 is arranged to control the oscillator so that the frequency of the microwave signal changes continuously and from the periodic lower frequency fx to the upper frequency f2 and then from the upper frequency f2 to the lower frequency fx.

25 Laitteen eräässä sovellutuksessa laitteeseen kuuluu ensimmäinen johdinkaapeli, toinen johdinkaapeli ja kolmas johdinkaapeli, jolloin ensimmäinen johdinkaapeli johtaa mikroaaltosignaalin suuntakytkimestä sekoittimen toiseen tuloporttiin, toinen johdinkaapeli johtaa 30 signaalin suuntakytkimestä lähettimeen ja kolmas johdinkaapeli johtaa signaalin vastaanottimesta sekoittimen ensimmäiseen tuloporttiin, ja että ensimmäisen, toisen ja kolmannen johdinkaapelin pituudet on järjestetty sellaisiksi, että välitaajuussignaalin taajuus on tekni-35 sesti helposti mitattavalla tasolla. Välitaajuussignaalin taajuus voidaan säätää halutuksi myös muuttamalla pyyhkäisykaistan leveyttä (B), pyyhkäisyaikaa (T) tai 7 84402 mikroaallon kulkemaa matkaa mitattavassa materiaalissa (d).In one embodiment, the apparatus comprises a first conductor cable, a second conductor cable, and a third conductor cable, wherein the first conductor cable directs a microwave signal from the directional switch to the second input port of the mixer, the second conductive cable directs 30 signals from the directional switch to the transmitter, the lengths are arranged such that the frequency of the intermediate frequency signal is at a technically easily measurable level. The frequency of the intermediate frequency signal can also be adjusted as desired by changing the sweep bandwidth (B), the sweep time (T) or the distance traveled by 7 84402 microwaves in the material to be measured (d).

Ns. mikroaaltotaajuusmodulaatiotekniikkaa (FM-CW -tekniikkaa) on aikaisemmin sovellettu lyhyen etäisyyden tutkatekniikassa esimerkiksi pinnankorkeuden tai jään paksuuden mittaukseen. Tällaisia sovellutuksia 5 on esitetty mm. seuraavissa julkaisuissa: Edwardson O.: "An FM-Radar for Accurate Level Measurements", 9th European Microwave Conference, Brighton 1979. pp. 712-715, ja Jakkula P., Ylinen P., Tiuri M.: "Measurement of Ice and Frost Thickness with an FM-CW Radar", 10th 10 European Microwave Conference, Warzaw 1980.The so-called microwave frequency modulation technique (FM-CW technique) has previously been applied in short-range radar technology, for example to measure surface height or ice thickness. Such applications 5 are shown e.g. in Edwardson O .: "An FM Radar for Accurate Level Measurements," 9th European Microwave Conference, Brighton 1979. pp. 712-715, and Jakkula P., Ylinen P., Tiuri M .: "Measurement of Ice and Frost Thickness with an FM-CW Radar", 10th 10 European Microwave Conference, Warzaw 1980.

Mainituissa tunnetuissa tutkasovellutuksissa mittauskohteen etäisyys tutkan lähettimeen/vastaanotti-meen vaihtelee, mutta lähettimen/vastaanottimen ja heijastavan kohteen välissä oleva materiaali, taval-15 lisesti ilma, pysyy mikroaallon kannalta muuttumattomana.In said known radar applications, the distance of the measurement target to the radar transmitter / receiver varies, but the material between the transmitter / receiver and the reflecting target, usually air, remains constant from the microwave point of view.

Keksinnön mukaan mikroaaltotaajuusmodulaatio-tekniikkaa (FM-CW-tekniikkaa) voidaan soveltaa sellaiseen aivan uuteen käyttökohteeseen, jossa sitä ei aiem-20 min ole sovellettu, eli materiaalin kosteuspitoisuuden mittaamiseen.According to the invention, the microwave frequency modulation technique (FM-CW technique) can be applied to a completely new application in which it has not been applied for 20 minutes, i.e. for measuring the moisture content of a material.

Keksinnön etuna on, että kosteuspitoisuuden mittaus voi tapahtua hyvin nopeasti ja jatkuvasti, esim. liikkuvasta materiaalivirrasta jatkuvana mittauksena. 25 Näin ollen mittaustuloksia voidaan käyttää jatkuvan prosessin tosiaikaiseen säätöön.The advantage of the invention is that the measurement of the moisture content can take place very quickly and continuously, e.g. as a continuous measurement of a moving material flow. 25 Thus, the measurement results can be used for real-time control of a continuous process.

Keksinnön ansiosta mitattava ulostulosignaali on helposti käsiteltävä tai paloittain jatkuva signaali, jonka taajuuden mittaaminen on yksinkertaista ja 30 helppoa, eikä välttämättä vaadi suuria vaatimuksia laitteessa käytettävältä elektroniikalta.Thanks to the invention, the output signal to be measured is an easy-to-process or piecewise continuous signal, the frequency of which is simple and easy to measure, and does not necessarily require high demands on the electronics used in the device.

Keksinnön ansiosta FM-CW-tekniikan kaikkia etuja voidaan nyt hyödyntää materiaalin kosteuspitoisuuden mittauksen yhteydessä.Thanks to the invention, all the advantages of FM-CW technology can now be utilized in connection with the measurement of the moisture content of a material.

35 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskoh- 8 84402 taisesti oheisen piirustuksen avulla, jossa kuva 1 esittää keksinnön mukaisen erään laitteen periaatteellista kytkentäkaaviota, kuva 2 esittää keksinnön mukaisen erään toisen 5 laitteen kytkentäkaaviota, kuva 3 esittää kuvion 2 mukaisen laitteen oskillaattorin taajuutta ja sekoittimelta saatavaa signaalia ajan funktiona, kuva 4 esittää keksinnön mukaisen erään kolman-10 nen laitteen erästä yksityiskohtaa, ja kuva 5 esittää keksinnön mukaisella eräällä neljännellä menetelmällä ja laitteella saatuja mittaustuloksia.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows a schematic circuit diagram of one device according to the invention, Figure 2 shows a circuit diagram of another device 5 according to the invention, Figure 3 shows the oscillator frequency of the device of Figure 2 and the mixer signal as a function of time. , Fig. 4 shows a detail of a third device according to the invention, and Fig. 5 shows the measurement results obtained by a fourth method and device according to the invention.

Kuvassa 1 esitetty keksinnön mukainen mittaus-15 laite on järjestetty johtamaan mikroaaltosignaali mitat tavan materiaalin läpi. Sen jälkeen laite mittaa materiaalin läpäisseen signaalin nopeuden muutoksen ja määrittää materiaalin kosteuspitoisuuden mitattavan muutoksen ja materiaalin tunnetun ao. mikroaaltosignaalin 20 muutoksen ja kosteuspitoisuuden muutoksen riippuvuuden perusteella. Laitteeseen kuuluu lähetinlaite 1, ilmai-sinlaite 2 ja laskentalaite 3. Nopeuden muutos voidaan mitata taajuusmodulaation, mikroaaltopulssin, -hurstin tai -pulssisekvenssin kulkuajan tai kohinakorrelaation 25 avulla.The measuring device 15 according to the invention shown in Fig. 1 is arranged to conduct a microwave signal through a measuring material. The device then measures the change in the rate of the signal that has passed through the material and determines the dependence of the change in the moisture content of the material on the change and the change in the known microwave signal 20 and the change in the moisture content of the material. The device comprises a transmitter device 1, a detector device 2 and a calculating device 3. The change in velocity can be measured by means of frequency modulation, microwave pulse, hurst or pulse sequence travel time or noise correlation 25.

Kuvassa 2 esitetty eräs toinen keksinnön mukai nen laite on järjestetty johtamaan mikroaaltosignaali mitattavan materiaalin läpi. Sen jälkeen laite mittaa materiaalin läpäisseen signaalin nopeuden muutoksen 30 taajuusmodulaation avulla ja määrittää materiaalin kosteuspitoisuuden mitattavan muutoksen ja materiaalin tunnetun ao. mikroaaltosignaalin muutoksen ja kosteuspitoisuuden muutoksen riippuvuuden perusteella.Another device according to the invention shown in Figure 2 is arranged to conduct a microwave signal through the material to be measured. The device then measures the change in velocity of the signal passed through the material by means of frequency modulation and determines the dependence of the measured change in the moisture content of the material and the change in the known microwave signal and the change in moisture content of the material.

Laitteeseen kuuluu lähetinlaite 1, ilmaisin-35 laite 2 ja laskentalaite 3.The device comprises a transmitter device 1, a detector-35 device 2 and a calculating device 3.

Lähetinlaitteseen 1 kuuluu oskillaattori 4, isolaattori 5, suuntakytkin 6 ja lähetin 7. Ilmaisin- 9 84402 laitteeseen 2 kuuluu vastaanotin 8 ja sekoitin 9.The transmitter device 1 comprises an oscillator 4, an isolator 5, a directional switch 6 and a transmitter 7. The detector 9 84402 device 2 comprises a receiver 8 and a mixer 9.

Oskillaattori 4 on järjestetty muodostamaan mikroaaltotaajuinen signaali ja laskentalaitteen 3 ohjaamana muuttamaan signaalin taajuutta lineaarisesti 5 tietyn aikajakson kuluessa tietyn taajuusalueen läpi. Sen jälkeen taajuutta muutetaan jälleen lineaarisesti samanpituisen aikajakson kuluessa mainitun taajuusalueen sisällä ylhäältä alas ja näin jatketaan jaksollisesti ja jatkuvasti.The oscillator 4 is arranged to generate a microwave frequency signal and, under the control of the calculating device 3, to change the frequency of the signal linearly 5 over a certain period of time through a certain frequency range. Thereafter, the frequency is again changed linearly over a period of the same length within said frequency range from top to bottom and is thus continued periodically and continuously.

10 Isolaattori 5 on järjestetty päästämään mikro- aaltosignaali värähtelypiirissä vain yhteen suuntaan.The insulator 5 is arranged to emit a microwave signal in the oscillation circuit in only one direction.

Suuntakytkin 6 jakaa mikroaaltosignaalin kahteen osaan, ensimmäiseen osaan I ja toiseen osaan II. Mikroaaltosignaalin ensimmäinen osa I johdetaan toisella 15 johdinkaapelilla 12 lähettimeen 7.The directional switch 6 divides the microwave signal into two parts, a first part I and a second part II. The first part I of the microwave signal is conducted by a second conductor cable 12 to the transmitter 7.

Lähetin 7 lähettää signaalin mitattavan materiaalin läpi.Transmitter 7 transmits a signal through the material to be measured.

Vastaanotin 8 vastaanottaa mitattavan materiaalin läpi kulkeneen mikroaaltosignaalin I. Lähetin 7 ja 20 vastaanotin 8 ovat eri puolilla mitattavaa materiaa-The receiver 8 receives the microwave signal I passing through the material to be measured. The transmitter 7 and the receiver 8 are on different sides of the material to be measured.

----- lia. Matkallaan mitattavan materiaalin läpi signaali I----- lia. On its way through the material to be measured, signal I

hidastuu ja viivästyy verrattuna mikroaaltosignaalin toiseen osaan II, jota käytetään vertailusuureena se-koittimessa 9.decelerates and delays compared to the second part II of the microwave signal used as a reference variable in the mixer 9.

25 Sekoittimeen 9 kuuluu ensimmäinen tuloportti RF, toinen tuloportti LO ja lähtöportti IF. Sekoittimen toiseen tuloporttiin LO tuodaan signaalin toinen osa II suoraan suuntakytkimeltä johdinkaapelilla 11. Sekoitti-men 9 ensimmäiseen tuloporttiin RF tuodaan signaalin 30 ensimmäinen osa I vastaanottimesta 8 kolmannella johdinkaapelilla 13.Mixer 9 includes a first input port RF, a second input port LO and an output port IF. The second part II of the signal II is supplied to the second input port LO of the mixer directly from the directional switch with a conductor cable 11. The first part I of the signal 30 is supplied to the first input port RF of the mixer 9 from the receiver 8 with the third conductor cable 13.

Sekoittimessa ensimmäiseen tuloporttiin RF ja toiseen tuloporttiin LO tuodut signaalit I ja II sekoitetaan ja saadusta signaalista muodostetaan välitaa-35 juussignaali *f. Välitaajuussignaali *f tulostuu sekoit-timen 9 lähtöportista IF.In the mixer, the signals I and II input to the first input port RF and the second input port LO are mixed, and the obtained signal is formed into a mid-35 hair signal * f. The intermediate frequency signal * f is output from the output port IF of the mixer 9.

Viivästymää vastaava välitaajuussignaali *f 10 84402 on säädetty teknisesti helposti mitattavalle tasolle järjestämällä johdinkaapelien 11, 12 ja 13 pituudet sopivasti.The intermediate frequency signal * f 10 84402 corresponding to the delay is adjusted to a technically easily measurable level by arranging the lengths of the conductor cables 11, 12 and 13 appropriately.

Laskentalaite 3 mittaa sekoittimen lähtöportis-5 ta IF saatavaa välitaajuussignaalin *f taajuutta.The calculator 3 measures the frequency of the intermediate frequency signal * f available from the mixer output port 5 IF.

Tästä taajuudesta voidaan määrittää mitattavan materiaalin kosteuspitoisuusarvo tunnetun välitaajuussignaalin *f ja kosteuspitoisuuden riippuvuuden perusteella. Kosteuspitoisuusarvon saaminen välitaajuussignaalin *f 10 taajuudesta tapahtuu sitten laskennallisesti tai graafisesti, kun tunnetaan em. riippuvuus tietyllä materiaalilla kosteuspitoisuuden ja välitaajuussignaalin taajuuden välillä. Riippuvuus voidaan määrittää useilla mittauksilla, jossa mitataan keksinnön menetelmällä ja 15 laitteella materiaalia tietyillä tunnetuilla kosteuspi- toisuusarvoilla. Mittaustulosten perusteella muodostetaan funktio, joka kuvaa suureiden riippuvuutta toisistaan. Funktiota käytetään sitten hyväksi laskettaessa keksinnön menetelmällä ja laitteella tapahtuvissa mit-20 tauksissa materiaalin kosteuspitoisuutta.From this frequency, the moisture content value of the material to be measured can be determined on the basis of the dependence of the known intermediate frequency signal * f and the moisture content. Obtaining a moisture content value from the frequency of the intermediate frequency signal * f 10 then takes place computationally or graphically, when the above-mentioned dependence of the moisture content and the frequency of the intermediate frequency signal on a given material is known. The dependence can be determined by several measurements, in which the material is measured by the method and apparatus of the invention at certain known moisture content values. Based on the measurement results, a function is formed that describes the interdependence of the quantities. The function is then used to calculate the moisture content of the material in the measurements made by the method and apparatus of the invention.

Kuvassa 3a on esitetty oskillaattorin muodostaman mikroaaltosignaalin taajuus sekoittimen 9 ensimmäisessä tuloportissa RF ja toisessa tuloportissa LO. Signaalin taajuus muuttuu ajanjakson T aikana alemmas-25 ta taajuudesta fa ylempään taajuuteen f2 siten, että taajuuden muutoksen kulmakerroin on vakio. Sekoittimen ensimmäiseen tuloporttiin RF tuleva signaali I viivästyy ajan τ verrattuna toiseen tuloporttiin LO tulevaan signaaliin II. Toiseen tuloporttiin LO tuleva signaali 30 II on piirretty ehyellä viivalla ja ensimmäiseen tulo-porttiin RF tuleva signaali I katkoviivalla. Aikaero t aiheutuu mikroaallon viivästymisestä matkalla lähetti-mestä 7 vastaanottimeen 8. Mikroaaltosignaaleista I ja II muodostetaan sekoittimessa 9 välitaajuussignaali 35 ^f, joka on verrannollinen mitattavan materiaalin kos teuspitoisuuteen.Figure 3a shows the frequency of the microwave signal generated by the oscillator in the first input port RF and the second input port LO of the mixer 9. During the period T, the frequency of the signal changes from the lower frequency f to the upper frequency f2 so that the slope of the frequency change is constant. The signal I coming to the first input port RF of the mixer is delayed by time τ compared to the signal II coming to the second input port LO. The signal 30 II coming to the second input port LO is drawn with a solid line and the signal I coming to the first input port RF is drawn with a broken line. The time difference t is caused by the delay of the microwave on the way from the transmitter 7 to the receiver 8. The microwave signals I and II form an intermediate frequency signal 35 ^ f in the mixer 9, which is proportional to the moisture content of the material to be measured.

Kuvassa 3b on esitetty välitaajuussignaalin 11 84402 amplitudi ajan funktiona vastaten kuviossa 2a esitettyä esimerkkiä.Figure 3b shows the amplitude of the intermediate frequency signal 11 84402 as a function of time, corresponding to the example shown in Figure 2a.

Kuvassa 4 on esitetty sovellutusesimerkki, jossa lähetin 7 ja vastaanotin 8 ovat samalla puolella 5 mitattavaa materiaalia ja mitattavan materiaalin toiselle puolelle on järjestetty heijastinlevy 10, joka heijastaa lähettimen 7 lähettämän mikroaaltosignaalin vastaanottimeen 8.Figure 4 shows an application example in which the transmitter 7 and the receiver 8 are on the same side 5 of the material to be measured and a reflector plate 10 is arranged on the other side of the material to be measured, which reflects the microwave signal transmitted by the transmitter 7 to the receiver 8.

Kuvassa 5 on esitetty keksinnön mukaisella 10 menetelmällä mitattuja tuloksia sellu/vesi-suspensiolla, jossa tarkoituksena oli saada selville riippuvuus kosteuspitoisuuden ja välitaajuussignaalin taajuuden välillä. Mittausparametreinä käytettiin B = 0,7 GHz, T = 10 ms ja d =8 cm. Mittaus suoritettiin kahdella 15 eri puulajilla massankierrätyslaitteistossa ja todellinen kosteus kussakin pisteessä määritettiin ottamalla näytteet ja mittaamalla niiden kosteus laboratoriossa uunikuivausmenetelmällä.Figure 5 shows the results measured by the method 10 according to the invention with a pulp / water suspension, the purpose of which was to find out the dependence between the moisture content and the frequency of the intermediate frequency signal. B = 0.7 GHz, T = 10 ms and d = 8 cm were used as measurement parameters. The measurement was performed on two 15 different wood species in a pulp recycling equipment and the actual moisture at each point was determined by taking samples and measuring their moisture in the laboratory by the oven drying method.

Kuvassa mittaustulokset on esitetty graafises-20 ti. Riippuvuusfunktio on tässä tapauksessa suora. Pystyakselilla on esitetty välitaajuussignaalin Af taajuus. Taajuus on kaavalla 3 laskettuja arvoja korkeampi, koska mittauksessa on mukana pitkät mittauskaapelit. Vaaka-akselilla on kosteus prosentteina.The figure shows the measurement results graphically. The dependence function is direct in this case. The vertical axis shows the frequency of the intermediate frequency signal Af. The frequency is higher than the values calculated by Equation 3 because long measurement cables are included in the measurement. The horizontal axis has moisture in percent.

25 Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitet tyjä sovellutusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not limited to the application examples presented above, but many modifications are possible while remaining within the scope of the inventive idea defined by the claims.

Claims (15)

1. Förfarande för bestämning av fukthalten i ett material, kännetecknat därav, att en 5 mikrovägsignal leds igenom materialet som mats, för-ändringen av hastigheten av signalen som gätt igenom materialet mäts och fukthalten i materialet bestäms pä basis av den uppmätta förändringen och det kända beroen-det mellan förändringen av den vederbörliga mikrovägsig- 10 nalen och förändringen av fukthalten i materialet.Method for determining the moisture content of a material, characterized in that a micro-path signal is passed through the material being fed, the change in the speed of the signal passing through the material is measured and the moisture content of the material is determined on the basis of the measured change and the known is due to the change in the proper micro-path signal and the change in the moisture content of the material. 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att förändringen av hastigheten av mikrovägsignalen mäts med hjälp av frekvens-modulation, gängtid för en mikrovägpuls, -burst eller 15 -pulssekvens eller bruskorrelation.2. A method according to claim 1, characterized in that the change in the velocity of the microwave signal is measured by frequency modulation, the duration of a microwave pulse, burst or pulse sequence or noise correlation. 3. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat därav, att gängtiden för en mikroväg puls, -burst, -pulssekvens eller en kontinuerlig mikrovägsignal som gätt igenom materialet mäts i ett kon- 20 stant mätmellanrum.3. A method according to claim 2, characterized in that the threading time of a microwave pulse, burst, pulse sequence or continuous microwaveable signal passed through the material is measured in a constant measurement gap. 4. Förfarande enligt patentkravet 3, kän netecknat därav, att gängtiden i mätmellanrum-met mäts med hjälp av en klocka som ett tidsavsnitt mellan en utsänd och en mottagen mikrovägpuls, -burts 25 eller -pulssekvens.4. A method according to claim 3, characterized in that the threading time in the measuring gap is measured by means of a clock as a time section between a transmitted and received microwave path pulse, burst or pulse sequence. 5. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat därav, att gängtiden för en kon tinuerlig, bitvis kontinuerlig, puis- eller pulssek-vensformig mikrovägsignal som gätt igenom materialet som 30 mäts bestäms med korrelationsteknik, varvid ett bredbandigt brus utsänds eller en mikrovägsignal modu-leras med slumpartat brus eller digitala slumpsignaler och gängtiden bestäms med hjälp av en korskorrelations-funktion av den utsända och den mottagna signalen. 355. A method according to claim 2, characterized in that the duration of a continuous, bit continuous, pulse or pulse sequence microwaveable signal passing through the material measured by correlation technique is determined, whereby a broadband noise is transmitted or a microwave signal is modulated. random noise or digital random signals and the threading time is determined by a cross-correlation function of the transmitted and received signal. 35 6. Förfarande enligt patentkravet 2, kän netecknat därav, att hastighetsförändringen i materialet som mäts bestäms med hjälp av frekvensmodula- 17 84402 tion, varvid en mikrovägsignal bildas, frekvensen av mikrovägsignalen ändras följande nägon matematisk funktion under förloppet av en bestämd tidsperiod T frän en lägre frekvens fa. tili en högre frekvens fa i ett frek-5 vensomräde och/eller tvärtom, mikrovägsignalen uppdelas i en första del och en andra del, den första delen leds vid ett mätställe igenom materialet som mats, den genom-gägna första delen blandas med den andra delen, en mot fördröjningen svarande mellanfrekvenssignal Af bildas 10 av den erhällna signalen och värdet av fukthalten i det matta materialet bestäms med hjälp av signalen Af pä basis av det kända beroendet mellan mellanfrekvenssig-nalen Af och fukthalten.6. A method according to claim 2, characterized in that the velocity change in the material measured is determined by frequency modulation, whereby a microwave signal is formed, the frequency of the microwave signal changes as a result of some mathematical function over the course of a fixed period of time T from a lower frequency fa. to a higher frequency fa in a frequency range and / or vice versa, the microwave signal is divided into a first part and a second part, the first part is passed at a measuring point through the material being fed, the throughput first part is mixed with the second part , an intermediate frequency signal Af corresponding to the delay is formed by the received signal and the value of the moisture content of the matte material is determined by means of the signal Af on the basis of the known dependence between the intermediate frequency signal Af and the moisture content. 7. Förfarande enligt patentkravet 6, k ä n-15 netecknat därav, att frekvensen av mikrovägsig-nalen ändras kontinuerligt och periodiskt frän den lägre frekvensen f a. tili den högre frekvensen fa och därefter frän den högre frekvensen fa tili den lägre frekvensen f i · 207. A method according to claim 6, characterized in that the frequency of the micro-wave signal is changed continuously and periodically from the lower frequency f to the higher frequency fa and then from the higher frequency f to the lower frequency f 20 8. Förfarande enligt nägot av patentkraven l- 7, kännetecknat därav, att materialet som skall mätäs bringas att löpa genom mätmellanrummet och materialet som skall mätäs är en raaterialström, säsom träflis, en pappersbana eller en vattensuspension, säsom 25 kemisk eller mekanisk trämassa.Method according to any of claims 1-7, characterized in that the material to be measured is passed through the measuring gap and the material to be measured is a raw material stream, such as wood chips, a paper web or a water suspension, such as chemical or mechanical wood pulp. 9. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1, kännetecknat därav, att fukthalten bestäms kontinuerligt.Method according to any of the claims 1, characterized in that the moisture content is determined continuously. 10. Anordning för bestämning av fukthalten i 30 ett material, kännetecknad därav, att an- ordningen innefattar en sändaranordning (1), som är anordnad att leda en mikrovägsignal igenom materialet som mäts och en detektoranordning (2) och en räkne-anordning (3), vilka är anordnade att mätä förändringen 35 av hastigheten av den genomgägna signalen och bestämma fukthalten i materialet pä basis av den uppmätta förändringen och det kända beroendet mellan förändringen is 84402 av den vederbörliga mikrovägsignalen och förändringen av fukthalten i materialet.Device for determining the moisture content of a material, characterized in that the device comprises a transmitter device (1) which is arranged to pass a micro-signal through the material being measured and a detector device (2) and a counting device (3). ), which are arranged to measure the change in the speed of the transmitted signal and determine the moisture content of the material on the basis of the measured change and the known dependence between the change in the appropriate microway signal and the change in the moisture content of the material. 11. Anordning enligt patentkravet 10, kännetecknad därav, att sändaranordningen 5 (1) innefattar en oscillator (4), soin är anordnad att bilda en signal med mikrovägsfrekvens och ändra sig-nalfrekvensen följande nägon matematisk funktion under förloppef av en bestämd tidsperiod T frän en lägre frekvens fi, tili en högre frekvens fa i ett frekven-10 somräde och/eller tvärtom; en isolator (5), som är anordnad att släppa signalen i en svängningskrets endast i en riktning; en riktningskoppling (6), som är anordnad att uppdela signalen i en första del (I) och en andra del (II); och en sändare (7), som är anordnad att sända 15 den frän riktningskopplingen kommande första delen (I) igenom materialet som mäts; att detektoranordningen (2) innefattar en mottagare (8), som är anordnad att motta den första delen (I) som gätt igenom materialet som mäts? en blandare (9), som har en första ingängsgrind 20 (RF), en andra ingängsgrind (LO) och en utgängsgrind (IF) och som är anordnad att motta den första delen (I) frän mottagaren (8) tili den första ingängsrinden (RF) och den andra delen (II) direkt frän riktningskopplingen (6) tili den andra ingängsgrinden (LO) och anordnad att 25 blanda de tili ingängsgrindarna (LO) och (RF) förda signalerna och bilda av den erhällna signalen en mot fördröjningen svarande mellanfrekvenssignal Af och utmata den tili utgängsgrinden (IF); och att räkneanord-ningen (3) är anordnad att styra oscillatorn (4), mätä 30 frekvensen av mellanfrekvenssignalen Af som erhälls frän blandarens (9) utgängsgrind (IF) och bestämma värdet av fukthalten i det mätta materialet med hjälp av signalen Af pä basis av det kända beroendet mellan mellanfrekvenssignalen Af och fukthalten.Device according to claim 10, characterized in that the transmitter device 5 (1) comprises an oscillator (4), which is arranged to generate a signal with microwave frequency and change the signal frequency following some mathematical function during a predetermined period of time T from a lower frequency fi, to a higher frequency fa in a frequency range and / or vice versa; an insulator (5) arranged to release the signal in a pivotal circuit only in one direction; a directional coupling (6) arranged to divide the signal into a first portion (I) and a second portion (II); and a transmitter (7) arranged to transmit the first portion (I) coming from the directional coupling through the material being measured; that the detector device (2) comprises a receiver (8) arranged to receive the first part (I) which has passed through the material being measured? a mixer (9) having a first input gate (RF), a second input gate (LO) and an output gate (IF) and arranged to receive the first portion (I) from the receiver (8) to the first input gate ( RF) and the second part (II) directly from the directional coupling (6) to the second input gate (LO) and arranged to mix the signals carried to the input gates (LO) and (RF) and produce from the received signal an intermediate frequency signal corresponding to the delay. Also, output it to the output gate (IF); and that the counter means (3) is arranged to control the oscillator (4), measure the frequency of the intermediate frequency signal Af obtained from the output gate (IF) of the mixer (9) and determine the value of the moisture content of the measured material by the signal Af on the basis of the known dependence between the intermediate frequency signal Af and the moisture content. 12. Anordning enligt patentkravet 10 eller 11, kännetecknad därav, att sändaren (7) och mottagaren (8) är belägna pä olika sidor om materialet 19 84402 som mats .Device according to claim 10 or 11, characterized in that the transmitter (7) and the receiver (8) are located on different sides of the material 19 84402 being fed. 13. Anordning enligt nagot av patentkraven 10 -12, kännetecknad därav, att sändaren (7) och mottagaren (8) är belägna pa samma sida om materi- 5 alet som mats och att pä andra sidan om materialet som mats är anordnad en reflektorskiva (10), som är anordnad att reflektera den av sändaren utsända mikrovägsignalen till mottagaren.Device according to any one of claims 10 -12, characterized in that the transmitter (7) and the receiver (8) are located on the same side of the material being fed and that on the other side of the material being fed is a reflector disk ( 10), which is arranged to reflect the microway signal transmitted by the transmitter to the receiver. 14. Anordning enligt nagot av patentkraven 10 - 10 13, kännetecknad därav, att räkneanordn- ingen (3) är anordnad att styra oscillatorn (4) pä sädant sätt, att frekvensen av mikrovägsignalen ändras kontinuerligt och periodiskt frän den lägre frekvensen fx till den högre frekvensen f2 och därefter frän den högre 15 frekvensen f2 till den lägre frekvensen f .Device according to any one of claims 10 - 10 13, characterized in that the counting device (3) is arranged to control the oscillator (4) in such a way that the frequency of the microwave signal is changed continuously and periodically from the lower frequency, for example, to the higher frequency. frequency f2 and then from the higher frequency f2 to the lower frequency f. 15. Anordning enligt nägot av patentkraven 10 -14/ kännetecknad därav, att anordningen innefattar en första ledningskabel (11), en andra led-ningskabel (12) och en tredje ledningskabel (13), varvid 20 den första ledningskabeln (11) leder mikrovägsignalen frän riktningskopplingen (6) till blandarens (9) andra ingängsgrind (LO), den andra ledningskabeln (12) leder signalen frän riktningskopplingen till sändaren (7) och den tredje ledningskabeln (13) leder signalen frän 25 mottagaren (8) till blandarens första ingängsgrind (RF), och längderna av den första, den andra och den tredje ledningskabeln är anordnade sädana, att frekvensen av mellanfrekvenssignalen Af är pä en tekniskt lätt mätbar nivä.Device according to any one of claims 10 -14 / characterized in that the device comprises a first line cable (11), a second line cable (12) and a third line cable (13), the first line cable (11) conducting the micro-signal from the directional coupling (6) to the second input gate (LO) of the mixer (9), the second wiring cable (12) conducts the signal from the directional coupling to the transmitter (7) and the third wiring cable (13) conducts the signal from the receiver (8) to the first input gate of the mixer (RF), and the lengths of the first, second, and third wires are arranged such that the frequency of the intermediate frequency signal Af is at a technically readily measurable level.
FI890201A 1989-01-13 1989-01-13 Method and apparatus for determining moisture content of the material FI84402C (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI890201A FI84402C (en) 1989-01-13 1989-01-13 Method and apparatus for determining moisture content of the material
CA 2007300 CA2007300C (en) 1989-01-13 1990-01-08 Method and apparatus for determining the moisture content of a material
SE9000065A SE505241C2 (en) 1989-01-13 1990-01-09 Method and apparatus for determining the moisture content of a material
JP2005402A JP3026223B2 (en) 1989-01-13 1990-01-12 Method and apparatus for measuring moisture content of material
DE4000925A DE4000925C2 (en) 1989-01-13 1990-01-15 Method and device for determining the water content of materials
US07/859,893 US5315258A (en) 1989-01-13 1992-03-30 Method and apparatus for determining the moisture content of a material

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI890201 1989-01-13
FI890201A FI84402C (en) 1989-01-13 1989-01-13 Method and apparatus for determining moisture content of the material

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI890201A0 FI890201A0 (en) 1989-01-13
FI890201A FI890201A (en) 1990-07-14
FI84402B FI84402B (en) 1991-08-15
FI84402C true FI84402C (en) 1991-11-25

Family

ID=8527725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI890201A FI84402C (en) 1989-01-13 1989-01-13 Method and apparatus for determining moisture content of the material

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP3026223B2 (en)
CA (1) CA2007300C (en)
DE (1) DE4000925C2 (en)
FI (1) FI84402C (en)
SE (1) SE505241C2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3160474B2 (en) * 1994-09-12 2001-04-25 株式会社東芝 Microwave densitometer
DE19725305A1 (en) * 1997-06-14 1998-12-17 Micas Elektronik Gmbh U Co Kg Method of determining the moisture content in an object
FI104447B (en) * 1998-07-10 2000-01-31 Valmet Automation Inc Method and instrument for measuring the gas content of a liquid substance
JP2000111499A (en) 1998-10-02 2000-04-21 Toshiba Fa Syst Eng Corp Microwave concentration-measuring device
US6854322B2 (en) * 2002-06-10 2005-02-15 The Procter & Gamble Company Directional coupler sensor
US7151380B2 (en) 2004-08-06 2006-12-19 Voith Paper Patent Gmbh Microwave water weight sensor and process
DE102004058641B4 (en) * 2004-12-01 2007-03-01 Agueeva, Olga, Dr. Method for the continuous or discontinuous determination of the concentration of the constituents contained in a medium by means of evaluation of the microwaves permeating the medium
DE102006052789B3 (en) * 2006-11-09 2008-07-10 Festo Ag & Co Method and position measuring device for determining a position of a measuring object
EP3014254B1 (en) * 2013-06-28 2022-10-12 Sensors & Software Inc. System and method for measurement of material property using variable reflector
DE102014216466A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Quantitative determination of the water content of materials
CN104977312B (en) * 2015-06-18 2017-10-13 四川莱源科技有限公司 The method of testing of radar type microwave water measurer device
DE102017202214B4 (en) 2017-02-13 2019-06-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and arrangement for measuring properties of a material web

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3851244A (en) * 1973-12-18 1974-11-26 Electronic Ass Of Canada Ltd Microwave moisture measuring apparatus
NL8100250A (en) * 1980-03-13 1981-10-01 Halliburton Co ACOUSTIC LOG SYSTEM WITH SWING ENERGY SOURCE.
DE3150202A1 (en) * 1981-12-18 1983-06-23 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg ARRANGEMENT FOR MEASURING THE HUMIDITY
JPH0785062B2 (en) * 1987-06-09 1995-09-13 建設省土木研究所長 Method for measuring soil dry density by electromagnetic waves

Also Published As

Publication number Publication date
SE9000065D0 (en) 1990-01-09
CA2007300A1 (en) 1990-07-13
FI84402B (en) 1991-08-15
JP3026223B2 (en) 2000-03-27
CA2007300C (en) 2000-09-26
FI890201A (en) 1990-07-14
DE4000925C2 (en) 1998-01-22
SE505241C2 (en) 1997-07-21
DE4000925A1 (en) 1990-07-19
FI890201A0 (en) 1989-01-13
SE9000065L (en) 1990-07-14
JPH02238348A (en) 1990-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI84402C (en) Method and apparatus for determining moisture content of the material
CA1185658A (en) Microwave meter for fluid mixtures
US6470734B2 (en) Method and arrangement for measuring fluid
US7187183B2 (en) Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance
US8868358B2 (en) Fill level measuring device working with microwaves
JP4313198B2 (en) Ultra-wideband pulse dispersion spectroscopy method and multi-component composition analyzer
US4888547A (en) Meter using a microwave bridge detector for measuring fluid mixtures
US6825799B2 (en) Radar apparatus equipped with abnormality detection function
GB2300483A (en) Method for determining the water fraction in a multiphase fluid flow
US5621413A (en) Vehicle-ground surface measurement system
JP3718229B2 (en) Method and apparatus for continuously detecting the moisture content of loose materials
GB2359435A (en) Microwave Doppler Flowmeter
US4311957A (en) Measurement of moisture content
SU1257409A1 (en) Device for measuring mass flow rate of substance
RU2594338C1 (en) Method of determining percentage content of water in dielectric-water mixture at changing water content in mixture in a wide range
RU2620774C1 (en) Method for measuring mass liquid medium flow rate
RU2620779C1 (en) Device for measuring mass liquid medium flow
RU2399888C1 (en) Method of measuring level of material in reservoir
JP2002139456A (en) Sludge concentration meter
RU2654929C1 (en) Device for measuring mass flow of liquid and loose media
SU1228000A1 (en) Apparatus for measuring material parameters
CN116772715A (en) Device and method for determining dimensional data of an object
GB2048492A (en) Improvements relating to the measurement of moisture content
UA100816C2 (en) Method for determination of percent content of water in mix dielectric-water at change of water content in mix in broad region
UA82190C2 (en) Device for determination of rate and qualitative composition of substance

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: METSO FIELD SYSTEMS OY

MA Patent expired