RU2109272C1

RU2109272C1 - Automated device measuring parameters of materials

Info

Publication number: RU2109272C1
Application number: RU96118650A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Бублик; Всеволод Андреевич Жмуров; Александр Павлович Капкин; Валерий Романович Крайнов; Вячеслав Степанович Селезнев; Вячеслав Даниилович Троицкий
Original assignee: Виктор Александрович Бублик; Всеволод Андреевич Жмуров; Александр Павлович Капкин; Валерий Романович Крайнов; Вячеслав Степанович Селезнев; Вячеслав Даниилович Троицкий
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: automated device measuring parameters of materials is related to SHF equipment and has SHF generator which output is connected to first arm of circulator which second arm is connected to one end of waveguide section where semiconductor switch based on p-i-n diode is placed and which third arm is connected to detector whose output is connected to information input of measurement and control unit. Other end of waveguide section is connected to radiator manufactured in the form of sectorial horn in which aperture microswitches of light indicator are positioned for provision of control over density of contact of aperture of horn with surface of tested material. Measurement and control unit is built on base of microprocessor and is connected through external input-output interface by controlling networks to SHF generator, semiconductor switch, light and liquid crystal indicators and unit recording measurement results. EFFECT: enhanced operational reliability and stability of device. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах (СВЧ) и может быть использовано для измерений свойств и параметров материалов, в частности характеристик отражения (поглощения) электромагнитной энергии. The invention relates to techniques for measurements at microwave frequencies and can be used to measure the properties and parameters of materials, in particular the characteristics of reflection (absorption) of electromagnetic energy.

Известно СВЧ-устройство для измерения свойств материалов, содержащее последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения, СВЧ-генератор, делитель мощности, к первому выходу которого подключены последовательно соединенные резонатор с эталонным материалом, первый СВЧ-детектор и первый блок определения ширины резонансной кривой, а к второму выходу - последовательно соединенные резонатор с исследуемым материалом, второй СВЧ-детектор и второй блок определения ширины резонансной кривой. Выходы блоков определения подключены соответственно к первому и второму элементам И, вторые входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов. Выходы элементов И, а также выход блока компенсации подключены к реверсивному цифровому счетчику, выход которого соединен с регистратором (авт. св. СССР N 1462169, кл. G 01 N 22/20, 1989). A microwave device for measuring the properties of materials is known, comprising a serially connected linearly varying voltage generator, a microwave generator, a power divider, the first output of which is connected in series to a resonator with a reference material, a first microwave detector and a first resonance curve width determining unit, and the second output is a series-connected resonator with the test material, a second microwave detector and a second resonance curve width determining unit. The outputs of the determination units are connected respectively to the first and second elements And, the second inputs of which are connected to the output of the clock generator. The outputs of the elements And, as well as the output of the compensation unit are connected to a reversible digital counter, the output of which is connected to the registrar (ed. St. USSR N 1462169, class G 01 N 22/20, 1989).

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного СВЧ-устройства, является то, что испытуемый материал необходимо помещать в резонансную камеру и его свойства (параметры) измерять в сравнении с образцом эталонного материала, в результате чего удлиняется время проведения измерений. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using a known microwave device is that the test material must be placed in a resonance chamber and its properties (parameters) should be measured in comparison with the sample of the reference material, as a result of which the measurement time is extended.

Известна схема рефлектометра, содержащая последовательно включенные генератор, аттенюатор и нагрузку. Волновод, соединяющий аттенюатор с нагрузкой, снабжен направленным ответвителем, к которому подключен детектор с индикаторным устройством (Р.А. Валитов, В.Н. Сретенский. Радиотехнические измерения. Методы и техника измерений в диапазоне от длинных до оптических волн. М.: Сов. радио, 1970, с. 641, рис. 12, 39). A known reflectometer circuit containing a series-connected generator, attenuator and load. The waveguide connecting the attenuator to the load is equipped with a directional coupler to which a detector with an indicator device is connected (R. A. Valitov, V. N. Sretensky. Radio engineering measurements. Measurement methods and techniques in the range from long to optical waves. M: Sov Radio, 1970, p. 641, Fig. 12, 39).

Данная схема позволяет определять модуль коэффициента отражения электромагнитной мощности от нагрузки, в качестве которой может быть использован исследуемый материал. Причины, препятствующие достижению указанного ниже технического результата при ее реализации, заключаются в том, что перед каждым измерением рефлектометр нуждается в обязательной калибровке, что удлиняет время проведения измерений. This scheme allows you to determine the modulus of the coefficient of reflection of electromagnetic power from the load, which can be used as a test material. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below during its implementation are that before each measurement, the OTDR needs to be calibrated, which lengthens the measurement time.

Наиболее близким по назначению к изобретению является устройство для измерения параметров материалов, содержащее СВЧ-генератор, к выходу которого подсоединен один конец первого отрезка волновода, второй отрезок волновода, к одному концу которого подсоединен детектор, третий и четвертый отрезки волновода с одними разомкнутыми концами, при этом другие концы всех указанных отрезков волновода нагружены на согласованные нагрузки. Первый отрезок волновода связан с третьим и четвертым отрезками волновода соответственно через отверстия, которые выполнены в их широких стенках. Второй отрезок волновода связан с третьим и четвертым отрезками волновода через дополнительные отверстия, которые выполнены в их широких стенках. В указанных отверстиях установлены емкостные штыри. В третьем и четвертом отрезках волновода между отверстиями связи, дополнительными отверстиями связи и разомкнутыми концами установлены фазовращатели. Closest to the invention is a device for measuring the parameters of materials, containing a microwave generator, the output of which is connected to one end of the first segment of the waveguide, the second segment of the waveguide, to one end of which a detector is connected, the third and fourth segments of the waveguide with one open ends, at this, the other ends of all these segments of the waveguide are loaded on the agreed load. The first segment of the waveguide is connected with the third and fourth segments of the waveguide, respectively, through openings that are made in their wide walls. The second segment of the waveguide is connected with the third and fourth segments of the waveguide through additional holes that are made in their wide walls. Capacitive pins are installed in these holes. In the third and fourth segments of the waveguide, phase shifters are installed between the communication holes, additional communication holes and open ends.

Перед измерениями осуществляют калибровку устройства, для чего разомкнутые концы третьего и четвертого отрезков волновода поочередно нагружают на эталонные образцы исследуемого материала и при помощи емкостных штырей и фазовращателей добиваются одинаковой величины выходного сигнала. Затем на место одного из эталонных образцов помещают исследуемый материал. Переключая емкостные штыри соответственно на третий и четвертый отрезки волновода, определяют разницу показаний выходного сигнала. На детекторе происходит синхронный вычет этих первичных сигналов, а по вторичному сигналу производится градуировка по образцам соответствующих измеряемых величин. В дальнейшем в процессе измерений эталонный образец постоянно находится на разомкнутом конце третьего отрезка волновода. Before measurements, the device is calibrated, for which the open ends of the third and fourth segments of the waveguide are alternately loaded onto the reference samples of the test material and using the capacitive pins and phase shifters achieve the same output signal. Then, the studied material is placed in the place of one of the reference samples. Switching the capacitive pins to the third and fourth sections of the waveguide, respectively, determine the difference in the readings of the output signal. At the detector, these primary signals are synchronously deducted, and the secondary signal is used to calibrate according to samples of the corresponding measured values. Subsequently, in the process of measurements, the reference sample is constantly located at the open end of the third segment of the waveguide.

Переключение емкостных штырей производится с определенной частотой. При этом параметры исследуемых образцов определяются по разности показаний в обоих (верхнем и нижнем) положениях штырей. При такой работе нестабильность СВЧ-генератора и детектора (СВЧ-диода) одинаково оказывается на выходном сигнале третьего и четвертого отрезков волновода, что повышает точность измерений (авт.св. СССР N 1370532, кл. G 01 N 22/00, 1988). Capacitive pins are switched at a specific frequency. In this case, the parameters of the test samples are determined by the difference in readings in both (upper and lower) positions of the pins. With this operation, the instability of the microwave generator and detector (microwave diode) equally appears on the output signal of the third and fourth sections of the waveguide, which increases the accuracy of measurements (ed. St. USSR N 1370532, class G 01 N 22/00, 1988).

Основной причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании описанного устройства, является необходимость предварительной его калибровки по эталонному образцу исследуемого материала. Следствием этого являются значительные затраты времени, связанные с подготовкой эталонных образцов, настройкой устройства при помощи фазовращателей и емкостных штырей, заменой эталонного образца на исследуемый. The main reason that impedes the receipt of the technical result indicated below when using the described device is the need for its preliminary calibration according to the reference sample of the material under study. The consequence of this is the significant time involved in preparing reference samples, setting up the device using phase shifters and capacitive pins, and replacing the reference sample with the test one.

Достоверность результатов измерений зависит от точности установки емкостных штырей и точности определения разности показаний при их перемещении в то или иное положение, а также плотности (герметичности) прижатия поверхности материала к разомкнутому концу отрезка волновода. Кроме того, поверхность материала облучается под одним и тем же (строго говоря, неизвестным) углом падения электромагнитной волны. Поэтому результат измерения не в полной мере характеризует свойства (параметры) материала, которые проявляются по разному в зависимости от направления падающего СВЧ-излучения. The reliability of the measurement results depends on the accuracy of the installation of capacitive pins and the accuracy of determining the difference in readings when moving to a particular position, as well as the density (tightness) of pressing the surface of the material to the open end of the waveguide segment. In addition, the surface of the material is irradiated at the same (strictly speaking, unknown) angle of incidence of the electromagnetic wave. Therefore, the measurement result does not fully characterize the properties (parameters) of the material, which manifest themselves differently depending on the direction of incident microwave radiation.

Большое количество связанных между собой при помощи направленных ответвителей отрезков волновода увеличивает размеры, вес, энергопотребление устройства, а наличие подвижных элементов настройки усложняет его конструкцию, что снижает надежность работы и требует высокой квалификации оператора. A large number of interconnected using directional couplers segments of the waveguide increases the size, weight, power consumption of the device, and the presence of movable tuning elements complicates its design, which reduces the reliability and requires highly skilled operator.

По указанным причинам известное устройство не может быть использовано в полевых условиях. For these reasons, the known device cannot be used in the field.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, являются разработка и создание портативного автоматизированного прибора с прямой индикацией результатов измерений, обеспечивающего измерение параметров материала непосредственно на объектах техники как в стационарных, так и в полевых условиях, что позволяет значительно упростить процесс измерений и снизить требования к квалификации оператора. The task to which the invention is directed is the development and creation of a portable automated device with direct indication of the measurement results, which provides the measurement of material parameters directly at the objects of technology both in stationary and in the field, which can significantly simplify the measurement process and reduce qualification requirements the operator.

Основной технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в существенном по сравнению с прототипом сокращении времени измерения коэффициента отражения (поглощения) СВЧ-энергии исследуемым материалом. The main technical result achieved by the implementation of the invention is a significant reduction in the time of measuring the reflection coefficient (absorption) of microwave energy by the studied material in comparison with the prototype.

Другие технические результаты выражаются в повышении достоверности результатов измерений, упрощении конструкции, снижении веса, габаритов и энергопотребления устройства. Other technical results are expressed in increasing the reliability of the measurement results, simplifying the design, reducing the weight, dimensions and power consumption of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для измерения параметров материалов, содержащее СВЧ-генератор, отрезок волновода, детектор, введены циркулятор, полупроводниковый выключатель, излучатель, световой индикатор с микровыключателями, блок измерения и управления, причем полупроводниковый выключатель установлен в первом конце отрезка волновода, излучатель, на раскрыве которого установлены микровыключатели светового индикатора, соединен с вторым концом отрезка волновода, при этом выход СВЧ-генератора соединен с первым плечом циркулятора, второе плечо которого соединено с первым концом отрезка волновода, а третье плечо - с детектором, выход которого подключен к информационному входу блока измерения и управления, управляющий выход которого соединен с контактами микровыключателей светового индикатора, а первый и второй управляющие выходы - с управляющими входами соответственно СВЧ-генератора и полупроводникового выключателя. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for measuring the parameters of materials containing a microwave generator, a waveguide segment, a detector, a circulator, a semiconductor switch, an emitter, a light indicator with microswitches, a measurement and control unit are introduced, the semiconductor switch being installed at the first end of the segment the waveguide, the emitter, on the aperture of which the light indicator microswitches are installed, is connected to the second end of the waveguide segment, while the output of the microwave generator is connected is connected with the first arm of the circulator, the second arm of which is connected to the first end of the waveguide segment, and the third arm - with a detector, the output of which is connected to the information input of the measurement and control unit, the control output of which is connected to the contacts of the microswitches of the light indicator, and the first and second control outputs - with control inputs of the microwave generator and semiconductor switch, respectively.

Полупроводниковый выключатель выполнен на p-i-n-диоде. The semiconductor switch is made on a p-i-n-diode.

Излучатель выполнен в виде секториального рупора с углом раскрытия, выбранным в диапазоне ± 20...30^o.The emitter is made in the form of a sectorial horn with an opening angle selected in the range of ± 20 ... 30 ^o .

Открытый конец секториального рупора выполнен в виде фланца, по периметру которого выполнены отверстия, в которых установлены микровыключатели светового индикатора. The open end of the sectorial horn is made in the form of a flange, along the perimeter of which holes are made in which microswitches of the light indicator are installed.

Блок измерения и управления содержит последовательно включенные операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, к которому подключены постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство и внешний интерфейс ввода-вывода, который связан с кнопкой ПУСК, световым индикатором, например светодиодом, индикатором результата измерений, дополнительным индикатором результата измерений, блоком записи результатов измерений, при этом информационным входом блока измерения и управления является вход операционного усилителя, а управляющие вход и выходы соединены с внешним интерфейсом ввода-вывода. The measurement and control unit contains a series-connected operational amplifier, an analog-to-digital converter and a microprocessor, to which a read-only memory, a random-access memory, and an external I / O interface are connected, which is connected to the START button, a light indicator, for example an LED, an indicator of the measurement result, an additional indicator of the measurement result, a unit for recording measurement results, while the information input of the measurement and control unit is input d of the operational amplifier and the control input and outputs are connected to external input-output interface.

Блок записи результатов измерений содержит запоминающее устройство со сменным картриджем, к выходу которого подключены последовательно соединенные дешифраторы и четырехразрядный жидкокристаллический индикатор, а к адресному входу - последовательно соединенные реверсивный счетчик-дешифратор и генератор счетных импульсов, при этом запоминающее устройство и реверсивный счетчик-дешифратор связаны с панелью управления блоком. The measurement results recording unit contains a memory device with a replaceable cartridge, the output of which is connected to sequentially connected decoders and a four-digit liquid crystal indicator, and to the address input is a series-connected reversible counter-decoder and a counter of counting pulses, while the memory device and the reversible counter-decoder are connected to control panel unit.

Конструктивно устройство выполнено в виде портативного прибора, содержащего СВЧ-блок, в котором смонтированы СВЧ-генератор, циркулятор, детектор, отрезок волновода с излучателем, световой индикатор и низкочастотный блок, в котором смонтирован блок измерения и управления, при этом СВЧ-блок снабжен рукояткой и связан с низкочастотным блоком при помощи гибкого шланга, в котором размещены электрические провода. Structurally, the device is made in the form of a portable device containing a microwave unit, in which a microwave generator, circulator, detector, a section of a waveguide with an emitter, a light indicator and a low-frequency unit, in which a measurement and control unit is mounted, are mounted, while the microwave unit is equipped with a handle and connected to the low-frequency unit with a flexible hose in which electrical wires are placed.

Укажем на причинно-следственные связи отличительных признаков заявленного устройства с указанным результатом. We point out the causal relationship of the distinguishing features of the claimed device with the specified result.

В режиме запирания волновода полупроводниковый выключатель на p-i-n-диоде отражает падающий СВЧ-сигнал практически без потерь энергии. В устройстве он использован в качестве эталонного образца материала (металла) с коэффициентом отражения, равным 0,99. Программное электрическое управление режимом работы p-i-n-диода на отражение падающего СВЧ-сигнала и его пропускание без потерь энергии и цифровая обработка в микропроцессоре блока измерения и управления сигналов, отраженных от выключателя и поверхности исследуемого материала, обеспечивают практически мгновенное получение результата измерения коэффициента отражения и прямое отображение его величины на индикаторе результата измерения. In the mode of locking the waveguide, the semiconductor switch on the p-i-n diode reflects the incident microwave signal with virtually no energy loss. In the device, it is used as a reference sample of a material (metal) with a reflection coefficient equal to 0.99. Software electrical control of the pin diode operating mode for reflecting the incident microwave signal and transmitting it without energy loss and digital processing in the microprocessor of the unit for measuring and controlling signals reflected from the switch and the surface of the material under study provide almost instantaneous reflection coefficient measurement and direct display its values on the indicator of the measurement result.

Введение системы визуального контроля плотности контакта раcкрыва излучателя с исследуемым материалом при помощи светового индикатора, микровыключатели которого взаимодействуют с поверхностью материала, обеспечивает существенное сокращение времени на подготовку устройства к работе и проведение измерений, а также влияет на повышение достоверности результатов измерений. The introduction of a system for visual control of the contact density of the emitter’s opening with the test material using a light indicator, the microswitches of which interact with the surface of the material, provides a significant reduction in the time required to prepare the device for operation and measurements, and also increases the reliability of measurement results.

Повышение достоверности результатов измерений обусловлено отсутствием ручных настроек (вносимых оператором ошибок), непрерывным программным контролем элементов СВЧ-тракта с помощью микропроцессора (вследствие чего результат измерений не зависит от параметров СВЧ-тракта, т.к. погрешности измерений исключаются математическими методами), а также использованием излучателей, обеспечивающих облучение исследуемого материала под различными углами падения фронта электромагнитных волн. The increase in the reliability of the measurement results is due to the lack of manual settings (errors introduced by the operator), continuous program control of the microwave elements using a microprocessor (as a result of which the measurement result does not depend on the microwave parameters, since measurement errors are eliminated by mathematical methods), and using emitters providing irradiation of the studied material at various angles of incidence of the front of electromagnetic waves.

Упрощение конструкции устройства, снижение его веса, габаритов и энергопотребления обусловлены использованием программно управляемых элементов СВЧ-тракта, выполненных методом тонкопленочной технологии, а также элементов цифровой техники для обработки сигналов и индикации результатов измерений. Simplification of the design of the device, reduction of its weight, dimensions and energy consumption are due to the use of program-controlled elements of the microwave path made by the thin-film technology, as well as elements of digital technology for processing signals and indicating measurement results.

Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что в выявленных источниках патентной и научно-технической информации решения, характеризующиеся признаками, тождественными всем признакам заявленного устройства, отсутствуют, а изобретение явным образом из уровня техники не следует. Это дает основание полагать, что заявленное изобретение соответствует условиям патентноспособности "новизна" и "изобретательский уровень". The analysis of the prior art by the applicant showed that in the identified sources of patent and scientific and technical information there are no solutions characterized by signs identical to all the features of the claimed device, and the invention does not follow explicitly from the prior art. This gives reason to believe that the claimed invention meets the conditions of patentability "novelty" and "inventive step".

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема одного из вариантов выполнения излучателя (секториального рупора); на фиг. 3 показан фланец, которым снабжен раскрыв излучателя; на фиг. 4 представлена структурная схема блока измерения и управления; на фиг. 5 - структурная схема блока записи результатов измерений; на фиг. 6 представлено схематически конструктивное выполнения устройства; на фиг. 7 представлена блок-схема алгоритма работы устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2 is a diagram of one embodiment of a radiator (sectorial horn); in FIG. 3 shows the flange with which the emitter opening is provided; in FIG. 4 is a structural diagram of a measurement and control unit; in FIG. 5 is a structural diagram of a recording unit of measurement results; in FIG. 6 shows a schematic structural embodiment of the device; in FIG. 7 shows a block diagram of the algorithm of the device.

Автоматизированное устройство для измерения параметров материалов (фиг. 1) содержит СВЧ-генератор (Г) 1, циркулятор (Ц) 2, полупроводниковый выключатель 3, отрезок волновода 4, излучатель 5 с микровыключателями 6 светового индикатора, детектор (Д) 7, блок измерения и управления (БИУ) 8. Выход Г1 соединен с первым плечом Ц2, второе плечо которого соединено с отрезком волновода 4, на входе которого установлен полупроводниковый выключатель 3, третье плечо Ц2 соединено с Д7. На выходе отрезка волновода 4 установлен излучатель 5 микровыключателями 6. Выход Д7 соединен с информационным входом БИУ 8, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом Г1, а второй управляющий выход - с управляющим входом полупроводникового выключателя. Управляющие входы БИУ 8 соединены с микровыключателями 6 (на схеме показано одно из соединений). An automated device for measuring the parameters of materials (Fig. 1) contains a microwave generator (G) 1, a circulator (C) 2, a semiconductor switch 3, a section of a waveguide 4, an emitter 5 with microswitches 6 of the light indicator, a detector (D) 7, a measurement unit and control (BIU) 8. The output G1 is connected to the first arm C2, the second arm of which is connected to a segment of the waveguide 4, at the input of which a semiconductor switch 3 is installed, the third arm C2 is connected to D7. At the output of the waveguide segment 4, an emitter 5 is installed with microswitches 6. Output D7 is connected to the information input of the BIU 8, the first control output of which is connected to the control input G1, and the second control output is connected to the control input of the semiconductor switch. The control inputs of the BIU 8 are connected to the microswitches 6 (the diagram shows one of the connections).

В качестве СВЧ-генератора (Г) 1 может быть использован любой из известных генераторов СВЧ-диапазона: на диоде Ганна, на тоннельном диоде, на лавинно-пролетном диоде (ЛПД). Более предпочтительным является микрополосковый генератор, содержащий ЛПД и пассивные элементы схемы, выполненные методом тонкопленочной технологии (см. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. /Под ред. В. Н. Дулина, М.С. Жука. М.: Энергия, 1977, с. 245-246, рис. 3-77). As a microwave generator (G) 1, any of the known microwave generators can be used: on a Gunn diode, on a tunnel diode, on an avalanche-span diode (LPD). A microstrip generator containing LPD and passive circuit elements made using the thin-film technology is more preferable (see the Handbook of Elements of Radioelectronic Devices. / Under the editorship of V.N. Dulin, M.S. Zhuk. M .: Energy, 1977, p. . 245-246, Fig. 3-77).

Циркулятор (Ц)2 выполнен, например, в виде отрезка волновода с ферритовыми пластинами, связанного с ответвителем посредством щели (Р.А. Валитов, В. Н.Сретенский. Радиотехнические измерения. М.: Сов. радио, 1970, с. 86-89, рис. 2.72). Один конец этого отрезка волновода является первым плечом Ц2, с которым посредством полосковой линии связан выход Г1, другой конец является вторым плечом Ц2, с которым соединен вход отрезка волновода 4, ответвитель является третьим плечом Ц 2, которое соединено с Д 7. The circulator (C) 2 is made, for example, in the form of a segment of a waveguide with ferrite plates, connected to the coupler through a slit (R.A. Valitov, V.N. Sretensky. Radio engineering measurements. M: Sov. Radio, 1970, p. 86 -89, Fig. 2.72). One end of this segment of the waveguide is the first arm C2 to which the output G1 is connected through a strip line, the other end is the second arm C2 to which the input of the segment of the waveguide 4 is connected, the coupler is the third arm C 2 that is connected to D 7.

Полупроводниковый выключатель 3 выполнен на p-i-n-диоде, который непосредственно впаян в полосковую линию связи. В режиме передачи выключатель вносит затухание L_п = 0,25 - 0,30 дБ, а в режиме запирания волновода L_з= 20-25 дБ (Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н. Дулина, М.С. Жука. М.: Энергия, 1977, с. 475).The semiconductor switch 3 is made on a pin diode, which is directly soldered into the strip communication line. In the transmission mode, the circuit breaker introduces an attenuation L _p = 0.25-0.30 dB, and in the locking mode of the waveguide L _z = 20-25 dB (Reference on elements of electronic devices. Edited by V.N.Dulin, M.S. Beetle. M.: Energy, 1977, p. 475).

Выход (разомкнутый конец) отрезка волновода 4 снабжен излучателем 5, выполненным в виде секториального рупора. Угол раскрыва рупора α (фиг. 2) определяется углом, под которым требуется облучать поверхность исследуемого материала. Так, для облучения поверхности материала, например, по нормали α ≈ 21^o, для облучения под углом 45^oC к нормали α ≈ 0^o, под углом 78^o к нормали α ≈ -15^o. Геометрические размеры отрезка волновода 4 и излучателя 5 определяются по известным правилам исходя из условия обеспечения оптимального значения коэффициента стоячей в волноводе и синфазности поля в раскрыве рупора.The output (open end) of the segment of the waveguide 4 is equipped with an emitter 5, made in the form of a sectorial horn. The aperture angle of the horn α (Fig. 2) is determined by the angle at which it is required to irradiate the surface of the test material. So, for irradiation of the surface of the material, for example, along the normal α ≈ 21 ^o , for irradiation at an angle of 45 ^o C to the normal α ≈ 0 ^o , at an angle of 78 ^o to the normal α ≈ -15 ^o . The geometric dimensions of the segment of the waveguide 4 and emitter 5 are determined according to well-known rules based on the conditions for ensuring the optimal value of the standing coefficient in the waveguide and the phase in phase in the mouth of the horn.

С целью обеспечения плотного контакта излучателя 5 с поверхностью исследуемого материала (для предотвращения утечки электромагнитной энергии в окружающее пространство) открытый конец рупора выполнен в виде фланца 9. Во фланец 9 по его периметру выполнены отверстия (фиг. 3), в которых закреплены микровыключатели 6 светового индикатора так, чтобы их контактные кнопки срабатывали только при полном прижатии всей поверхности фланца 9 к поверхности материала. При этом утечка энергии из ракрыва 10 в окружающее пространство сводится к минимуму. In order to ensure tight contact of the emitter 5 with the surface of the test material (to prevent leakage of electromagnetic energy into the surrounding space), the open end of the horn is made in the form of a flange 9. Holes are made in the flange 9 along its perimeter (Fig. 3), in which microswitches 6 of the light are fixed indicator so that their contact buttons work only when the entire surface of the flange 9 is fully pressed to the surface of the material. In this case, the energy leakage from the racry 10 to the surrounding space is minimized.

Блок измерения и управления (БИУ) 8 (фиг. 4) содержит последовательно включенные операционный усилитель (ОУ) 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12 и микропроцессор (МП) 13, к которому подключены постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 14, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 15, внешний интерфейс ввода-вывода (ВИВВ) 16, который связан с кнопкой Пуск, световым индикатором (СИ) 17, например светодиодом, индикатором результата измерения (И) 18, дополнительным индикатором результата измерения (ДИ) 19, блоком записи результатов измерений (БЗ) 20. (На схеме фиг. 4 информационные (сигнальные) цепи показаны жирными линиями, а цепи управления - тонкими). The measurement and control unit (BIU) 8 (Fig. 4) contains a series-connected operational amplifier (OS) 11, an analog-to-digital converter (ADC) 12 and a microprocessor (MP) 13, to which a read-only memory (ROM) 14 is connected, operational storage device (RAM) 15, an external input-output interface (VIVV) 16, which is connected to the Start button, a light indicator (SI) 17, for example, an LED, a measurement result indicator (I) 18, an additional measurement result indicator (CI) 19, unit for recording measurement results (BZ) 20. (On the diagram of Fig. 4 information (signal) circuit shown in bold lines, and the control circuit is thin).

Информационным входом БИУ 8 является вход ОУ 11, который соединен с выходом детектора (Д) 7. ВИВВ 16 управляющими цепями соединен с МП 13, управляющим входом СВЧ-генератора (Г) 1, управляющим входом полупроводникового выключателя 3, контактами кнопки Пуск, контактами микровыключателей 6 и СИ 17, блоком питания (не показан). Information input BIU 8 is the input of the OS 11, which is connected to the output of the detector (D) 7. VIVV 16 control circuits connected to the MP 13, the control input of the microwave generator (G) 1, the control input of the semiconductor switch 3, the contacts of the Start button, the contacts of the microswitches 6 and SI 17, a power supply (not shown).

БИУ 8 выполнен на элементах цифровой техники и работает по известным правилам (см., например, Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. Учебное пособие. М. : Высшая школа, 1982, с. 208-210, рис. 13.1). BIU 8 is made on the elements of digital technology and works according to well-known rules (see, for example, EG Atamalyan. Instruments and methods for measuring electrical quantities. Textbook. M.: Higher School, 1982, pp. 208-210, Fig. 13.1 )

В качестве индикатора результата измерения (И) 18 и дополнительного индикатора результата измерения (ДИ) 19 использованы цифровые жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ), например, типа ИЖЦ-5/2. As an indicator of the measurement result (I) 18 and an additional indicator of the measurement result (DI) 19, digital liquid crystal indicators (LCDs), for example, type IZhTs-5/2, are used.

Блок результатов измерений (БЗ) 20 выполнен на элементах цифровой техники и содержит (фиг. 5) запоминающее устройство (ЗУ) 21 со сменным картриджем (например, репрограммируемая микросхема типа 537 РУ 10), к выходу которого подключены последовательно соединенные дешифраторы (ДШ) 22 и ЖКИ 23, а к адресному входу - последовательно соединенные реверсивный счетчик-дешифратор (РСД) 24 и генератор счетных импульсов (ГСИ) 25. Панель управления блоком (ПУ) 26 (клавиатура) связана трехпроводными линиями соответственно с ЗУ 21 и РСД 24. The block of measurement results (BZ) 20 is made on the elements of digital technology and contains (Fig. 5) a storage device (memory) 21 with a replaceable cartridge (for example, a reprogrammable chip type 537 RU 10), the output of which is connected in series to decoders (DS) 22 and ZhKI 23, and to the address input there are serially connected a reversible counter-decoder (RSD) 24 and a counter of pulse counters (GSI) 25. The control panel of the unit (PU) 26 (keyboard) is connected by three-wire lines, respectively, to the memory 21 and RSD 24.

Конструктивно автоматизированное устройство для измерения параметров материалов выполнено в виде портативного прибора, содержащего (фиг. 6) СВЧ-блок 27 и низкочастотный (НЧ) блок 28, которые соединены между собой гибким шлангом 29 с размещенными в нем электрическими проводами. В корпусе СВЧ-блока 27 смонтированы СВЧ-генератор, циркулятор, детектор, отрезок волновода с излучателем 5, световой индикатор (СИ) 17. Для удобства в работе корпус снабжен рукояткой 30. В корпусе НЧ-блока 28 смонтирован блок измерения и управления, а на панель корпуса выведены индикаторы результата измерения (И) 18, кнопка включения питания устройства, кнопка Пуск, индикатор аварийного состояния устройства 31, тест-разъем 32 для проверки цепей устройства. Structurally automated device for measuring the parameters of materials is made in the form of a portable device containing (Fig. 6) a microwave unit 27 and a low-frequency (LF) unit 28, which are interconnected by a flexible hose 29 with electric wires placed in it. A microwave generator, a circulator, a detector, a section of a waveguide with a radiator 5, and a light indicator (SI) 17 are mounted in a microwave unit 27 housing. For convenience in operation, the housing is equipped with a handle 30. A measurement and control unit is mounted in the housing of the low-frequency unit 28, and indicators of the result of measurement (I) 18, the power button of the device, the Start button, the emergency status indicator of the device 31, the test connector 32 for checking the circuits of the device are displayed on the panel of the case.

Дополнительный индикатор (ДИ) 19 и блок записи (БЗ) 20 соединены с внешним интерфейсом ввода-вывода БИУ 8 при помощи кабелей и разъемов. An additional indicator (DI) 19 and the recording unit (BZ) 20 are connected to the external input-output interface of the BIU 8 using cables and connectors.

На рукоятке 30 СВЧ-блока 27 может быть установлена кнопка Пуск, дублирующая кнопку, установленную в НЧ-блоке. On the handle 30 of the microwave unit 27 can be installed Start button, duplicating the button installed in the low-frequency unit.

Элементы СВЧ-блока 27 имеют разные геометрические размеры для различных длин волн и углов облучения поверхности материала, т.е. для определенной длины волны изготавливается соответствующий ("свой") СВЧ-блок. The elements of the microwave unit 27 have different geometric dimensions for different wavelengths and angles of irradiation of the surface of the material, i.e. for a specific wavelength, the corresponding (“own”) microwave unit is manufactured.

Описанная конструкция устройства позволяет измерять параметры исследуемого материала непосредственно на объекте в его различных, в том числе трунодоступных местах. The described design of the device allows you to measure the parameters of the investigated material directly on the object in its various, including hard-to-reach places.

Дополнительный индикатор результата измерения (ДИ) 19 используется при измерениях в труднодоступных местах при работе двух операторов. Блок записи результатов измерений (БЗ) 20 предназначен для хранения информации с целью сравнения текущих замеров с ранее полученными результатами. An additional indicator of the measurement result (CI) 19 is used when measuring in hard-to-reach places when two operators are working. The unit for recording measurement results (BZ) 20 is designed to store information in order to compare current measurements with previously obtained results.

Блок питания устройства выполнен в виде аккумуляторной батареи и преобразователя питающих напряжений. При питании устройства от сети через внешний блок питания производится подзарядка аккумуляторной батареи. The power supply unit is made in the form of a battery and a voltage converter. When the device is powered from the network via an external power supply, the battery is recharged.

Работа описанного автоматизированного устройства для измерения параметров материала основана на измерении отношения величин интенсивностей падающего и отраженного СВЧ-сигналов. При квадратичных вольт-амперных характеристиках детектора модуль коэффициента отражения определяется соотношением

,
где
P_отр - измеренная величина мощности отраженного сигнала;
P_пад - измеренная величина мощности падающего сигнала.The operation of the described automated device for measuring material parameters is based on measuring the ratio of the intensities of the incident and reflected microwave signals. For quadratic current – voltage characteristics of the detector, the reflection coefficient modulus is determined by the relation

,
Where
P _neg - measured value of the power of the reflected signal;
P _pad - the measured value of the power of the incident signal.

Обратное отношение характеризует коэффициент поглощения. Величина измеренного коэффициента может быть выражена в единицах или процентах. An inverse ratio characterizes the absorption coefficient. The value of the measured coefficient may be expressed in units or percent.

СВЧ-тракт устройства работает следующим образом (фиг. 1). Падающий СВЧ-сигнал с выхода Г 1 поступает в первое плечо Ц 2, выходит из его второго плеча и попадает в отрезок волновода 4. Если полупроводниковый выключатель 3 (p-i-n-диод) находится в режиме запирания (закорачивания) волновода, то падающий СВЧ-сигнал отражается, как от эталонного материала (металла), возвращается обратно во второе плечо Ц 2, выходит из циркулятора через третье плечо и попадает в детектор (Д) 7, где подвергается амплитудной демодуляции. С выхода Д 7 снимается сигнал, пропорциональный мощности падающего СВЧ-сигнала (P_пад). Если полупроводниковый выключатель 3 находится в режиме передачи, то падающий СВЧ-сигнал проходит практически без потерь, через отрезок волновода 4 в излучатель 5 и падает на поверхность исследуемого материала под углом, определяемым параметрами секториального рупора. Отразившись от поверхности материала, СВЧ-сигнал проходит обратно через отрезок волновода 4, второе и третье плечи Ц 2 и попадает на Д 7. С его выхода снимается сигнал, пропорциональный мощности отраженного материалом СВЧ-сигнала (P_отр).The microwave path of the device operates as follows (Fig. 1). The incident microwave signal from the output of G 1 enters the first arm of C 2, exits from its second arm and falls into the segment of the waveguide 4. If the semiconductor switch 3 (pin diode) is in the locking (shorting) mode of the waveguide, then the incident microwave signal it is reflected, as from the reference material (metal), returns back to the second arm C 2, leaves the circulator through the third arm and enters the detector (D) 7, where it undergoes amplitude demodulation. A signal proportional to the power of the incident microwave signal (P _pad ) is taken from output D 7. If the semiconductor switch 3 is in transmission mode, then the incident microwave signal passes almost without loss, through the length of the waveguide 4 into the emitter 5 and falls on the surface of the material under study at an angle determined by the parameters of the sectorial horn. Reflected from the surface of the material, the microwave signal passes back through the segment of the waveguide 4, the second and third shoulders C 2 and falls on D 7. A signal proportional to the power of the reflected microwave signal (P _neg ) is taken from its output.

Включением СВЧ-генератора (Г) 1 и переключением режима работы полупроводникового выключателя (p-i-n-диода) 3 управляет микропроцессор (МП) 13 блока измерения и управления (БИУ) 8. The inclusion of the microwave generator (G) 1 and switching the operating mode of the semiconductor switch (p-i-n-diode) 3 is controlled by a microprocessor (MP) 13 of the measurement and control unit (BIU) 8.

Сигналы с выхода Д 7, пропорциональные измеренным P_пад и P_отр, подаются в операционный усилитель (ОУ) 11 (фиг. 4), который работает в режиме масштабирующего усилителя. Далее сигналы поступают в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, где преобразуются в цифровую форму, а затем подаются в микропроцессор (МП) 13 и запоминаются в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) 15.The signals from the output D 7, proportional to the measured P _pad and P _OTR , are fed to the operational amplifier (op-amp) 11 (Fig. 4), which operates in the mode of a scaling amplifier. Next, the signals are fed to an analog-to-digital converter (ADC) 12, where they are converted to digital form, and then fed to a microprocessor (MP) 13 and stored in random access memory (RAM) 15.

Вычисление коэффициента отражения по вышеприведенной формуле осуществляется в МП 13. При этом учитываются все нелинейности, которые возникают в измерительном СВЧ-тракте, в виде калибровочной кривой, хранящейся в памяти МП 13. Эту кривую получают в процессе настройки каждого образца устройства индивидуально. The reflection coefficient is calculated according to the above formula in MP 13. In this case, all non-linearities that arise in the measuring microwave path are taken into account in the form of a calibration curve stored in the memory of MP 13. This curve is obtained individually during the setup of each device sample.

Измерение коэффициента отражения (поглощения) осуществляется по программе, хранящейся в памяти постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 14. При этом также производится непрерывный контроль соответствия режимов и параметров элементов схемы устройства заданным. The reflection coefficient (absorption) is measured according to the program stored in the memory of a read-only memory device (ROM) 14. At the same time, the correspondence of the regimes and parameters of the elements of the device circuit to the specified one is also carried out.

Устройство работает в соответствии с алгоритмом, блок-схема которого представлена на фиг. 7. The device operates in accordance with an algorithm, a block diagram of which is shown in FIG. 7.

При включении питания (блок "Начало") МП 13 осуществляет контроль напряжений блока питания (БП) и самоконтроль. Затем по программе производится контроль параметров элементов СВЧ-тракта и БИУ 8. В случае неисправности какого-либо элемента или несоответствия его параметров заданным следует команда на прекращение процесса измерения и включение аварийного сигнала. When you turn on the power (block "Start") MP 13 monitors the voltage of the power supply unit (PSU) and self-control. Then, the program monitors the parameters of the elements of the microwave path and BIU 8. In the event of a malfunction of any element or a mismatch of its parameters with the given ones, a command to stop the measurement process and turn on the alarm is given.

Если все параметры элементов устройства находятся в норме, то включается световой индикатор (СИ) 17, на управляющий вход полупроводникового выключателя 3 (фиг. 1) из БИУ 8 подается сигнал, переводящий p-i-n-диод в режим запирания (закорачивания) отрезка волновода 4, а на управляющий вход СВЧ-генератора (Г) 1 - сигнал, переводящий его в режим генерирования сигналов определенной частоты и мощности в непрерывном или импульсном режиме. Изменяется сигнал на выходе Д 7 (P_пад) и проверяется соответствие его величины эталонному значению падающей мощности СВЧ-сигнала. Если эта величина превышает заложенный в память МП 13 допуск, то индицируется выход за пределы допуска. Однако вычислительный процесс продолжается, т.к. используемый метод измерений позволяет получать достоверные результаты при значительных колебаниях мощности СВЧ-генератора. Вместе с тем индикация выхода за пределы допуска сигнализирует о том, что устройство нуждается в профилактическом осмотре.If all the parameters of the elements of the device are normal, then the indicator light (SI) 17 turns on, a signal is transferred from the BIU 8 to the control input of the semiconductor switch 3 (Fig. 1), which transfers the pin diode to the locking (shorting) mode of the waveguide segment 4, and to the control input of the microwave generator (G) 1 - a signal that translates it into the mode of generating signals of a certain frequency and power in continuous or pulsed mode. The signal at the output D 7 (P _pad ) is _changed and its compliance with the reference value of the incident power of the microwave signal is checked. If this value exceeds the tolerance stored in the memory of the MP 13, then an exit beyond the tolerance is indicated. However, the computational process continues, because The measurement method used allows one to obtain reliable results with significant fluctuations in the power of the microwave generator. At the same time, an indication of going out of tolerance signals that the device needs a routine inspection.

Затем полупроводниковый выключатель 3 по команде БИУ 8 переключается в режим передачи. При этом контролируется плотность прижатия фланца 9 излучателя 5 к поверхности исследуемого материала. Если он прижат не плотно (что приводит к просачиванию электромагнитного поля в окружающее пространство и, как следствие, к снижению достоверности результата измерения), то световой индикатор (СИ) 17 отключается и процесс измерения блокируется. Then the semiconductor switch 3 at the command of the BIU 8 switches to transmission mode. This controls the density of the pressing flange 9 of the emitter 5 to the surface of the investigated material. If it is not pressed tightly (which leads to leakage of the electromagnetic field into the surrounding space and, as a result, to a decrease in the reliability of the measurement result), the light indicator (SI) 17 is turned off and the measurement process is blocked.

При плотном прижатии фланца 9 излучателя 5 к поверхности материала по команде БИУ 8 включается СВЧ-генератор (Г) 1, на выходе Д 7 измеряется величина P_отр и микропроцессор (МП) 13 вычисляет отношение P_отр/P_пад (или P_пад/P_отр). По полученному результату из таблицы, хранящейся в памяти ПЗУ 14, выбирается соответствующий поправочный калибровочный коэффициент, с учетом которого отображается результат измерения в виде цифр (в относительных единицах или процентах) на индикаторах И 18, ДИ 19.When pressed firmly against the flange 9, emitter 5 to the microwave generator (T) of the surface on the pitch material BIU 8 turns 1, the output D 7 measured value P _neg, and a microprocessor (MP) 13 calculates the ratio P _Neg / P _pad (or P _pad / P _neg .). Based on the result, from the table stored in the ROM 14 memory, the corresponding correction calibration coefficient is selected, taking into account which the measurement result is displayed in the form of numbers (in relative units or percent) on the indicators I 18, DI 19.

Если кнопка Пуск однократно нажата и отпущена, то процесс измерения на этом заканчивается. Если же она остается нажатой, то процесс измерения осуществляется циклически с частотой, определяемой эргономическими нормами. Так, для оптимального восприятия глазом световой информации на жидкокристаллическом индикаторе минимальное время между каждым последующим измерением составляет 2,5 с. If the Start button is pressed and released once, the measurement process ends there. If it remains pressed, then the measurement process is carried out cyclically with a frequency determined by ergonomic standards. So, for optimal perception by the eye of the light information on the liquid crystal display, the minimum time between each subsequent measurement is 2.5 s.

Из приведенного описания явствует, что измерение параметров материала осуществляется автоматически. Работа оператора сводится к прижатию фланца излучателя к поверхности материала, включению питания устройства, нажатию на кнопку Пуск и наблюдению за индикатором. From the above description it is clear that the measurement of the parameters of the material is carried out automatically. The work of the operator is reduced to pressing the emitter flange to the surface of the material, turning on the power of the device, pressing the Start button and observing the indicator.

Таким образом, результат измерения с помощью заявленного устройства индицируется максимум через 2,5 с после его включения. Thus, the measurement result using the claimed device is displayed a maximum of 2.5 s after it is turned on.

Блок записи результатов измерений (БЗ) 20 (фиг. 5) работает в двух режимах: записи информации и просмотра информации. В режиме записи информация из микропроцессора (МП) 13 через внешней интерфейс ввода-вывода (ВИВВ) 16 по шине данных поступает в ЗУ 21 и на сменный картридж. Использованная в устройстве микросхема памяти типа 537 РУ 10 позволяет записать 100 2-байтных числа. При этом по одному адресу можно записать два числа (значения коэффициента отражения). Это позволяет записывать числа в одну ячейку либо в разное время (одно число сейчас, а другое, например, через несколько дней, месяцев), либо в разных условиях проведения измерений, а при просмотре сравнивать их. Номер ячейки, режим работы ЗУ 21 устанавливаются с панели управления блоком (ПУ) 26. The unit for recording measurement results (BZ) 20 (Fig. 5) operates in two modes: recording information and viewing information. In the recording mode, information from the microprocessor (MP) 13 through the external input-output interface (VIVV) 16 is transmitted via the data bus to the memory 21 and to a removable cartridge. The 537 RU 10 memory chip used in the device allows you to record 100 2-byte numbers. In this case, two numbers (reflection coefficient values) can be written at one address. This allows you to record numbers in one cell either at different times (one number now and another, for example, after a few days, months), or in different conditions of measurements, and when viewing, compare them. Cell number, operating mode of the memory 21 are set from the control panel of the unit (PU) 26.

ЗУ 21 снабжено резервным источником питания (например, литиевая батарейка), который автоматически подключается к нему при вынимании сменного картриджа. The memory 21 is equipped with a backup power source (for example, a lithium battery), which is automatically connected to it when removing the replaceable cartridge.

В режиме просмотра информации содержимое ячеек памяти ЗУ 21 через дешифратор (ДШ) 22 выдается на 2-разрядный ЖКИ 23. При этом номер ячейки выбирается с помощью реверсивного счетчика- дешифратора (РСД) 24, на счетный вход которого поступают импульсы с выхода генератора счетных импульсов (ГСИ) 25 с частотой 0,5 Гц. В зависимости от направления счета (увеличение или уменьшение номеров ячеек) на выходе РСД 24 устанавливается двоичный код, соответствующий номеру ячейки, и вводится в ЗУ 21 и картридж. РСД 24 управляется с ПУ 26. In the mode of viewing information, the contents of the memory cells of the memory 21 through the decoder (DS) 22 is issued to the 2-bit LCD 23. At the same time, the cell number is selected using the reverse counter-decoder (RSD) 24, the counting input of which receives pulses from the output of the counting pulse generator (GSI) 25 with a frequency of 0.5 Hz. Depending on the direction of the account (increasing or decreasing cell numbers), the binary code corresponding to the cell number is set at the output of the RSD 24 and entered into the memory 21 and the cartridge. RSD 24 is controlled from PU 26.

Вышеизложенные сведения подтверждают, что средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно для измерения параметров материалов. Для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета изобретения средств и методов. Средство, воплощающее изобретение, способно обеспечить получение указанного к заявке технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентноспособности "промышленная применимость". The above information confirms that the tool embodying the invention in its implementation is intended for use in industry, namely for measuring the parameters of materials. For the invention as described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date of the invention has been confirmed. The tool embodying the invention is capable of providing the technical result indicated for the application. Therefore, the invention meets the patentability condition "industrial applicability".

Claims

1. An automated device for measuring material parameters, comprising a microwave generator, a waveguide segment, a detector, characterized in that a circulator, a semiconductor switch, a radiator, a light indicator with microswitches, a measurement and control unit are inserted in it, while the light indicator microswitches are installed on aperture of the emitter with the ability to control the density of contact of the aperture of the emitter with the test material, a semiconductor switch is installed at the first end of the segment in novoda, the emitter is connected to the second end of the waveguide segment, the output of the microwave generator is connected to the first arm of the circulator, the second arm of which is connected to the first end of the waveguide segment, and the third arm is connected to the detector, the output of which is connected to the information input of the measurement and control unit, control input which is connected to the contacts of the microswitches of the light indicator, and the first and second control outputs are connected to the control inputs of the microwave generator and semiconductor switch, respectively.

2. The device according to claim 1, characterized in that the semiconductor switch is made on a p - i - n-diode.

3. The device according to claim 1, characterized in that the emitter is made in the form of a sectorial horn, the opening of which is provided with a flange, along the perimeter of which holes are made in which microswitches of the light indicator are fixed with the possibility of contacting them with the surface of the material under study.

4. The device according to claim 1, characterized in that the measurement and control unit comprises a series-connected operational amplifier, an analog-to-digital converter and a microprocessor, to which a read-only memory device, random access memory and an external input-output interface are connected, which is connected to the button "Start", a light indicator of the measurement result, an additional indicator of the measurement result, a unit for recording measurement results.

5. The device according to claim 1, characterized in that the recording unit of the measurement results contains a storage device with a removable cartridge, the output of which is connected in series to a decoder and a liquid crystal indicator, and to the address input is a series-connected counter of counting pulses and a reversible counter-decoder, wherein the storage device and the reversible counter-decoder are connected with the control panel of the unit.

6. The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is made in the form of a portable device containing a microwave unit, in which a microwave generator, a circulator, a detector, a section of a waveguide with an emitter, a light indicator, and a low-frequency unit are mounted in which the measurement and control unit is mounted, wherein the microwave unit is equipped with a handle and is connected to the low-frequency unit via a hose in which the electric wires are located.