RU2013143105A - Способ измерения физических параметров материала - Google Patents

Abstract

1. Способ измерения физических параметров материала, при котором измеряют напряжения зондирующего сигнала во входной цепи первичного преобразователя, выполненного в виде отрезка длинной линии с не менее чем двумя проводниками и заполняемого контролируемым материалом, причем зондирующий сигнал формируется генератором, между генератором и входом первичного преобразователя включен элемент, имеющий активное сопротивление, а напряжения зондирующего сигнала измеряют с помощью двух детекторов, один из которых включен в точке между генератором и указанным элементом на входе элемента, а второй включен непосредственно на входе первичного преобразователя, отличающийся тем, что генератор перестраивают в диапазоне частот дискретными шагами, на каждом шаге перестройки вычисляют отношение напряжения на входе первичного преобразователя к напряжению на входе элемента и по минимальным значениям указанных отношений определяют частоты гармоник, характеризующихся тем, что на частоте гармоники входное сопротивление первичного преобразователя достигает минимума, измерения указанных частот гармоник выполняют поочередно при заполнении первичного преобразователя воздухом и при заполнении первичного преобразователя контролируемым материалом, причем первичный преобразователь выполнен короткозамкнутым на конце, по полученным в результате указанных измерений значениям частот гармоник определяют физические параметры материала.2. Способ измерения физических параметров материала по п.1, отличающийся тем, что частоту гармоники определяют путем вычисления среднего значения двух частот, характеризующихся тем, что зн

Claims (7)

1. Способ измерения физических параметров материала, при котором измеряют напряжения зондирующего сигнала во входной цепи первичного преобразователя, выполненного в виде отрезка длинной линии с не менее чем двумя проводниками и заполняемого контролируемым материалом, причем зондирующий сигнал формируется генератором, между генератором и входом первичного преобразователя включен элемент, имеющий активное сопротивление, а напряжения зондирующего сигнала измеряют с помощью двух детекторов, один из которых включен в точке между генератором и указанным элементом на входе элемента, а второй включен непосредственно на входе первичного преобразователя, отличающийся тем, что генератор перестраивают в диапазоне частот дискретными шагами, на каждом шаге перестройки вычисляют отношение напряжения на входе первичного преобразователя к напряжению на входе элемента и по минимальным значениям указанных отношений определяют частоты гармоник, характеризующихся тем, что на частоте гармоники входное сопротивление первичного преобразователя достигает минимума, измерения указанных частот гармоник выполняют поочередно при заполнении первичного преобразователя воздухом и при заполнении первичного преобразователя контролируемым материалом, причем первичный преобразователь выполнен короткозамкнутым на конце, по полученным в результате указанных измерений значениям частот гармоник определяют физические параметры материала.

2. Способ измерения физических параметров материала по п.1, отличающийся тем, что частоту гармоники определяют путем вычисления среднего значения двух частот, характеризующихся тем, что значения отношения напряжений на этих частотах равны, одна из этих частот находится ниже частоты гармоники, а вторая частота превышает частоту гармоники.

3. Способ измерения физических параметров материала по п.1, отличающийся тем, что по измеренным отношениям напряжений для дискретных частот формируют аппроксимирующую математическую функцию и значение частоты гармоники определяют путем вычисления минимума этой функции.

4. Способ измерения физических параметров материала по п.3, отличающийся тем, что определяют отношения напряжений для дискретных частот путем многократных измерений отношений отдельно на каждой из этих частот и их усреднения по времени.

5. Способ измерения физических параметров материала по одному (любому) из пп.1-4, отличающийся тем, что по значениям частот не менее чем двух гармоник определяют действительную составляющую показателя преломления материала, а по величине отношения напряжения на входе первичного преобразователя к напряжению на входе элемента, измеренных на частоте первой гармоники при заполнении преобразователя материалом, и сопротивлению элемента вычисляют мнимую составляющую показателя преломления материала, измеряют температуру материала и по этим данным определяют влажность или другие физические параметры материала.

6. Способ измерения физических параметров материала по одному (любому) из пп.1-4, отличающийся тем, что действительную составляющую показателя преломления материала определяют по значениям частот не менее чем двух гармоник, при этом для каждой из гармоник определяют отношение ее частоты, измеренной при заполнении первичного преобразователя воздухом, к ее частоте, измеренной при заполнении первичного преобразователя контролируемым материалом, определяют среднее значение указанных отношений по измеренным гармоникам и по нему вычисляют действительную составляющую показателя преломления материала с помощью следующих математических выражений:

$$n=\left({\displaystyle \sum _{i=1}^m\frac{f_i^{в}}{f_i^{м}}}\right)/m$$

,

или

$$n={\left({\displaystyle \prod _{i=1}^m\frac{f_i^{в}}{f_i^{м}}}\right)}^{\frac{1}{m}}$$

,

или

$$n=\sqrt{\left[{\displaystyle \sum _{i=1}^m{\left(\frac{f_i^{в}}{f_i^{м}}\right)}^2}\right]/m}$$

,

где n - действительная составляющая показателя преломления материала;

m - количество измеренных гармоник;

$$f_i^{в}$$

, $$f_i^{м}$$

- частоты гармоники с номером i≠0 при заполнении первичного преобразователя соответственно воздухом и контролируемым материалом.

7. Способ измерения физических параметров материала по одному (любому) из пп.1-4, отличающийся тем, что действительную составляющую показателя преломления материала определяют по значениям частот не менее чем двух гармоник с помощью следующего математического выражения:

$$n=\frac{f_i^{в}-f_j^{в}}{f_i^{м}-f_j^{м}}$$

,

где n - действительная составляющая показателя преломления материала;

i, j - номера гармоник, причем i≠j;

$$f_i^{м}$$

, $$f_j^{м}$$

- частоты гармоник с номерами i, j при заполнении первичного преобразователя контролируемым материалом;

$$f_i^{в}$$

, $$f_j^{в}$$

- частоты гармоник с номерами i, j при заполнении первичного преобразователя воздухом.