Opis patentowy opublikowano: 15.08.1977 87565 MKP GOln 23/24 Int. Q.2 G01N 23/24 CZYTELNIA Urzed* Pafe*to««Qo Twórcy wynalazku: Wieslaw Zielinski, Andrzej Skrzypek, Tadeusz Rogowski, Wladyslafw Mironowicz Uprawniony z patentu: Cenitralny Osrodek Badawczo-Projektowy Wdxgaeama i Utylizacji Kopalin ?,Separatar", Katowice (Polska) Sposób pomiaru zawartosci wilgoci w materialach ziarnistych metoda mikrofalowa i uklad pomiarowy do oznaczania zawartosci wilgoci w materialach ziarnistych Przedmiotem wynailaizfcu jest sposób bezstykowe- go i ciaglego pomiaru zawartosci wilgoci w mate¬ rialach ziarniistych jak na przyklad wegiel kamien¬ ny,, wegiel brnmiartny, piasek itp. za pomoca milerom fal oraz uklad pomfcairowy do stosowania tego spo¬ sobu.Znane sposoby okreslania zawantosci wody w warstwach substancji stalych i cieklych wykorzy¬ stujace izaleznosc absorpcji promieniowania prze¬ chodzacego od ilosci wody polegaja na jednocze¬ snym pomiarze amplitudy i fazy fali elektromagne¬ tycznej iprzechodzaceg przez badana substancje (polski patent nir 51731) wzglednie na wykorzysta¬ niu zaleznosci zarówno fazy, jak i amplitudy pro¬ mieniowania mikrafialowego pnzechodzacego dwu¬ krotnie przez badana substancje (polski patent nr 61790).Uklady pofrmarowe oparte o zjawisko absorpcji zawieraja generator wytwarzadacy fale ciagla o cze¬ stotliwosci mikrofiailowej, elementy prowadzenia tej fali do anteny nadawczej, antene odbiorcza umiesz¬ czona z przeciwnej strony obszaru pomiarowego, detektor mikrofalowy oraz zatbudowany na jego wyjsciu uklad detekcyjny, w którym nastepuje przetwarzanie i zobrazowanie informacji zawartych w sygnale.Znane sposoby wykorzystujace absorpcje mikro¬ fal przez zawilzony material pozwalaja wprawdzie na ciagly i bezstykowy pomiar zawartosci wody lecz z uwagi na kordeoznosc zapewnienia wfcenwiecwwj grnJbosoi warstwy tego materialu miedzy nadajni¬ kiem i otitolioimMiem sa trudne do stasowania w warunkach przemyslowych, a w prz^adku pomia¬ rów ciaglych wymagaja uzycia skomplfckDWianycii probobfioraików.Uklady pomriairowe irealacnujace znane sposoby po¬ miarowe sa aazwycBaj skonipilikowane, o© wynika z komecznosci równoczesnego pomiaru dwóch para¬ metrów. Powoduje to z katól, ze uklady te 4«fco calosc odznaczaja sie duzym stopniem zawodnosci dzialania, zwlaszcza w trudnych warunkach 4&pal- nianych w przypadku ciaglej wielogodzinnej pracy.Sposób pomiaru zawartosci wtogooi wedlug wjtttt- latztau wykorzystuje wlasnosci prornóenlowiania mi¬ krofalowego rozproszonego i odbitego od wyrówna¬ nej warstwy preaentowaneeo statycznie kto dyna¬ micznie zawilzonego matariafcui, który zmienta swó»j wspólczynnik odbicia mikrofal pod wplywem stu zawiartosci wody. Wyrównana warstwie lu naswietla sie wiazka proinienikJiwarita mitaosa- lowego, najkorzystniej o dlugosci fafla 3—10 om, wy¬ sylanego z anteny nadawczej umieszczonej w rtatej odleglosci od jej powierzchni, a nastepnie odbiera sie wiazke odbita i rozproszona za pomoca anteny odbiorczej, z której sygnal ijest przekazywany do ukladu detekcyjnego. Grubosc warrtwy materialu oraz geometria pomiaru sa tak dobrane, ze gwaran¬ tuja cafflcowliite wytlumienie zastosowanego promie¬ niowania nitfaiGrtalowego wnikajacego w badany nm- 87 56587 565 3 teriial, dzieki czemu unika sie szkodliwych odbic od podloza.Uklad pomiarowy do stosowania sposobu wedlug wynalazku jest wyposazony w antene nadawcza i antene odbiorcza wzglednie w jedna antene spel¬ niajaca (równoczesnie role nadajnika ii odbiornika.Antena nadawcza i odbiorcza sa umieszczone nad warstwa badanego niatenialu, pirzy czyim z antena odbiorcza jest polaczona glowica detekcyjna z kry¬ staliczna dioda Trtikrofalowa. W przypadku zasto- ' sowariia jednej anteny nadawczo-odilborczej uklad jest zaopatrzony (dodatkowo w sprzegacz kierunko¬ wy, w 'którym inatftepulje irozdzdelenlie fali padajacej i fal odbitej, kftóra jedt kiierowama do glowicy de¬ tekcyjnej. , Sposób pomiaru oraz uklad wedlug pmzedmiioto- wego wynalazku pozwalaja na natychimliastowe uzytskande wyniku bez koniecznosci ingerowania w struge materialu. Duza dokladnosc pomiarów wynoszaca okolo ±0,5% w zakresie 0—30% zawar- toscd walgocd oraz prosta ibudowa i latwa obsluga ukladu, ta ponadto mozliwosc stosowania w trudnych warunkach pnzemyislowydh, uwlaszcza na przeno- sriikach tasmowych, pozwiaLa na jego sltolsoWamie w automatycznie sterowanych procesach technolo¬ gicznych.Uklad pomfiarowy wedlug wynalazku jest uwi¬ doczniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fiig. 1 przedstawia uklad pomiarowy do okreslania zawartosci, wilgoci zaopatrzony w ante¬ ne nadawcza oraz antene odbiorcza, a fig. 2 — uklad pomiarowy zaopatrzony w jedna antene spel¬ niajaca równoczesnie trole nadajnika i odbiornika, ustawiona prostopadle do warstwy materialu. Uklad pomiarowy (fig. 1) majacy zastosowanie wówczas, gdy grufoosc wansttwy jest zbyt pala dla 'zastosowa¬ nia anteny pionowej sklada sie z zaisiilacza, zródla mikrofal 1, lampy generujacej mikrofale Z umiie- szczonej w torze fialowodowym, na który skladaja sie izolator ferrytowy 3, tlumtik (regulowany 4 i ele¬ menty dopasowujace 5. Rramliendowanie mikrofalo- we. wytworzorie w lampie generujacej 2 .przechodzi przez tor falowodowy i jest emitowane przez antene nadawcza wykonana w ksztaldie tulby 6. Po odbi¬ ciu od wyrównanej warstwy materialu 7 promie¬ niowanie to przechodzi do anteny odbiorczej 8, ustawionej pod optymalnym katem zapewniajacym maksymalny wychwyt prornienaowania rozproszone¬ go, a nastepnie przechodzi do glowicy detekcyjnej 9, gdzie jest przetwarzane na prad. Prad ten plynie przez miernik wytchytowy 10, kalibrowany w % H20 i pozwalajacy na odczyt chwilowej wartosci wilgoci oraz przez automatyczny rejestrator 11, równiez kailiiibrowiany w % H^O d urnozliwdajacy analize zmian wiflgodi w czacie Opiisany uklad moze byc -w wymagajacych tego warunkach rozbudowany przez dodanie bloku wzmacniacza, w celu polep¬ szenia czulosci ukladu i dopalsowania wyjscia ukla¬ du detekcyjnego do wejscia rejestratora.Elementy wydarzania i prowadzenia fali. oraz glowica detoekcyjna wuraz z nidernlikami zawilzenlia moga stanowic jeden blok elektroniczny umieszczo¬ ny w oddzielnym pomieszczeniu, a nad tasma trans- portujaca material (pozostaja jedynie antena nadaw¬ cza oraz antena odbiorcza, co zabezpiecza blok 4 elektroniczny przed mozliwoscia przypadkowego uszkodzenia i ulatwia obsluge ukladu.W przypadkach, gdy jest zagawarantowana do¬ stateczna grubosc warstwy materialu, (uklad po- miarowy moze byc zredukowany do postaci przed¬ stawionej na fig. 2. Promieniowanie mikrofalowe po wyjsciu z toru falowodowego przechodzi do sprzegacza kierunkowego 12, nastepnie emitowane jest przez antene w ksztalcie tuby 13, umieszczona prostopadle nad warstwa materialu 7. Odbite pro¬ mieniowanie wraca do anteny 13 spelniajacej teraz role odbiornika, skad przez sprzegacz 12 jest prze¬ kazywane do glowicy detekcyjnej 9. Sprzezenie kie¬ runkowe moze byc zrealizowane badz na elemencie falowodowym, badz na czwórniku mikrofalowym lufb tez na cyrkullatorze ferrytowym. Uklad pracuje automatycznie z tym, ze w pierwszej fazie nalezy dokonac jednorazowego cechowania, które uwzgled¬ niajac rodzaj materialu i warunki geometryczne pomiaru, pozwala na przeprowadzenie prawidlowej kalibracji miernika 10 li rejestratora 11. Dla okre¬ sowej kontrolli sprawdzenie ukladu przeprowadza sie przy uzyciu materialu wzorcowego o znanej wil¬ gotnosci, umieszczajac go w (Ustalonej odleglosci od ukladu nadawczo-odbiorczego i ustawiajac przy po¬ mocy tlumika regulowanego 4 wlasciwe wskazania mdernlka 10 x rejestratora 11. PL