SU1116371A1 - Способ измерени влажности материалов и веществ - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ВЕЩЕСТВ, основанный на измерении разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину, отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  точности измерени , регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадени  фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала , затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой индицируетс  следующее совпадение фаз на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, и по измеренному значению F определ ют диэлектрическую проницаемость исследуемого материала по формуле (f с последукицим определением влажности по известной зависимости между влажностью и , где (Я - толщина исследуемого материала или вещества; С - скорость распространени  волны в свободном пространстве.

Description

О 00

| Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  измерени  фазовой задержки в тракте в частности дл  измерени  влажности материалов по изменению скорости распространени  электромагнитных колебаний СВЧ. Известен йпособ измерени  влажнос ти материалов и веществ, основанный на измерении изменени  фазы коэффициента передачи электромагнитных колебаний в СВЧ тракте при замене сухого материала на влажный М. Недостатком известного способа  вл етс  неоднозначность определени  фазы, если последн   превьшает 2Ji. Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ измерени  влажности материалов и веществ, по которому фазова  задержка в исследуемом материале определ етс  на основании измерени  разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, причем каналы имеют одинаковую геометрическую длину, а врем  прохождени  волной тракта определ етс  по частоте следовани  импульсов с СВЧ заполнением, при ко торой импульс, прошедший через иссл дуемый материал, совпадает со следую щим входным импульсом по фазе СВЧ сигнала 2Lj Недостатком данного способа  вл етс  необходимость зондировани  ма ,териала короткими СВЧ импульсами, что ведет к фазовым искажени м сигналов из-за относительно малой поло пропускани  соответствующих трактов Цель изобретени  - повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  влажности материалов и веществ, основанному на измерении разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину,.регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадени  фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой индицируетс  следующее совпадение фаз на выходах канала с исследуемым материалом и Опорного канала, и по измеренному жачению F определ ют дизлектричес71 кую проницаемость исследуемого материала по формуле последующим определением влажности по известной зависимости между влажностью и f, где 3 - толщина исследуемого материала или вещества; С - скорость распространени  волны в свободном пространстве . На чертеже приведена функциональна  схема измерительной установки, реализующей предлагаемый способ. Измерительна  установка содержит СВЧ генератор 1, блок 2 сдвига частоты , направленный ответвитель 3, излучающую антенну 4, исследуемый материал 5, приемную антенну 6, соединенную с Н(Е) плечом двойного волноводного тройника 7,линию 8 задержки, регулируемый аттенюатор 9, детекторные секции 10 и 11, дифференциальный усилитель 12, фильтр 13 нижних частот , индикатор 14, генератор 15 низкой частоты и цифровой частотомер 16. Устройство работает следующим образом . Сигнал СВЧ генератора 1 через блок 2 сдвига частоты и направленный ответвитель 3 поступает в излучающую антенну 4. Энерги , прошедша  исследуемый материал 5, принимаетс  приемной антенной 6 и поступает в одно плечо двойного волноводного тройника 7, на другое плечо Kotoporo поступает СВЧ сигнал с вторичного тракта направленного ответвител  3, энерги  которого пропорциональна падающей волне СВЧ колебаний. По пути распространени  сигнал ослабл етс  регулируемым аттенюатором 9 до уровн  сигнала , принимаемого приемной антенной 6. Лини  8 задержки используетс  дл  выравнивани  электрических длин . трактов. Частоту СВЧ генератора 1 регулируют до получени  нулевых показаний индикатора 14. Затем на управл ющий вход блока 2 сдвига частоты подают напр жение низкой частоты от генератора 15 низкой частоты и увеличивают частоту СВЧ колебаний до величины f + F, при которой наблюдаетс  следующее нулевое показание индикатора 14, указывающее на то, что разность фаз

311

Колебаний в каналах увеличилась наИ (сигналы, поступающие с двух плеч Н и Е, на одной детекторной секции (10 или 11) ;кладь ваютс , а на другой - вычитаютс  и, кроме того,в дифференциальном усилителе 12 осуществл етс  вычитание сигналов),

При равенстве геометрических длин каналов величины F и Jf св заны очевидным соотношением

3i Fd(Vg-i),

(2

Hife- -ГПолученна  формула отличаетс  от (1) коэффициентом 2 ввиду специфики

63714

использованной схемы с двойным Тмостом , в которой два последовательных замера соответствуют увеличению разности фаз только на 7г (а не 2у7). J Кроме того, с целью повьшени  чувствительности на устройстве можно проводить измерени  с калибровкой схемы по сухому материалу. Дл  этого вместо исследуемого материала в

0 устройство устанавливают сухой материал , а линию 8 задержки регулируют так, чтобы врем  задержки в ней равн лось бы времени задержки колебаний , прошедших через сухой материал,

5 Таким образом, способ измерени  влажности материалов и веществ обеспечивает повышенную точность измерений .

S

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ВЕЩЕСТВ, основанный на измерении разности фаз СВЧ сигналов в канале с исследуемым материалом и в опорном канале, имеющих одинаковую геометрическую длину, отличаю щийся тем, что, с целью повышения точности измерения, регулируют частоту СВЧ сигнала до совпадения фаз колебаний на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, затем смещают по частоте СВЧ сигнал на величину F, при которой индицируется следующее совпадение фаз на выходах канала с исследуемым материалом и опорного канала, и по из меренному значению F определяют диэлектрическую проницаемость Е исследуемого материала по формуле с последующим определением влажности по известной зависимости между влажностью и Е , где <3 - толщина исследуемого материала или вещества;

   С - скорость распространения волны в свободном пространстве.

   >

   ί 1116