SU1363037A1 - СВЧ-измеритель влажности диэлектрических материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерений на СВЧ. Цель изобретени  - повышение точности измерени  влажности в движущемс  диэлектрическом материале . Измеритель содержит СВЧ-г-р 1, амплитудньй модул тор (AM) 2, Y-циркул торы 3 и 5, автоматический прерьгеатель 4, приемно-передающую антенну 6, отражатель 7, контролируемый материал 8, аттенюатор 9, линию задержки 10, двойной волноводный , ; тройник 11, детекторную секцию 12, избирательные у-ли 13 и 15, фазовый детектор (ФД) 14, фазочувствительный выпр митель 16, измерительный прибор 17, низкочастотный г-р 18 и делитель частоты (ДЧ) 19. Цель достигаетс  введением AM 2, у-лей 13 и 15, ФД 14 и ДЧ 19, с помощью которых в измерителе получают информацию о фазовой задержке СВЧ-сигнала в контролируемом материале 8. 1 ил. (Л 00 О5 00 о Од f2

Description

Изобретение относитс  к технике измерений на СВЧ и может быть использовано дл  непрерывного контрол  влажности, диэлектрических материалов в движущемс  бумажном полотне, картоне, ткан х, натуральной и синтетической кожах и т.д.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  влажности в движущемс  диэлектрическом материале .

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема СВЧ-измерител  влажности диэлектрических материалов.

СВЧ-измеритель влажности диэлектрических материалов содержит СВЧ-ге- нератор 1, к вькоду которого подключены последовательно соединенные амплитудный модул тор 2, первый Y-цирку- 20 одит через свободное плечо первого

25

30

л тор 3, автоматический прерьшатель 4, второй Y-циркул тор 5, приемопередающа  антенна 6 и отражатель 7, между которыми движетс  контролируемый материал 8 под углом к направлению излучени  СВЧ-колебаний. К свободному плечу Y-циркул тора 3 подключены последовательно соединенные аттенюатор 9, лини  10 задержки и двой ной волноводньй тройник 11, второй вход которого соединен со свободным плечом второго Y-циркул тора 5. Выход двойного волноводного тройника 11 соединен с последовательно соединенными детекторной секцией 12, первым избирательным усилителем 13, фазовым детектором 14, вторым избирательным усилителем 15, фазочувстви- тельным выпр мителем 16 и измерительным прибором 17. Управл ющие входы амплитудного модул тора 2 и фазового детектора 14 соединены с выходом низкочастотного генератора 18. К выходу последнего подключен также делитель 19 частоты, парафазные выходы которо- в го соединены с управл ющими входами фазочувствительного выпр мител  16, а управл ющий вход автоматического прерывател  4 - с одним из парафазных выходов делител  19 частоты.

СВЧ-измеритель влажности диэлектрических материалов работает следующим образом.

Сигнал СВЧ-генератора 1 поступает на амплитудньй модул тор 2, где моду- gc лируетс  напр жением низкочастотного генератора 18. Амплитудно-модулиро- ванные СВЧ-колебани  через первьм Y-циркул тор 3, автоматический преY-циpкyл topa 3, аттенюатор 9, линию 10 задержки на второй вход двойного волноводного тройника 11.

В результате периодической работы автоматического прерьшател  4 отраженный от отражател  7 и самого ав- томатического прерывател  4 СВЧ-сигнал поочередно через плечи двойного волноводного тройника 11 поступает на детекторную секцию 12. Вьщеление огибающей продетектированного СВЧ- сигнала осуществл етс  первым избира тельным усилителем 13, настроенным на частоту низкочастотного генератора 18. Сравнение этих напр жений по фазе с фазой модулирующего сигнала осуществл етс  в фазовом детекторе 14. Фаза огибающей СВЧ-сигнала, прошедшего контролируемьм материал 8, содержит информацию о фазовой задерж ке СВЧ-сигнала в контролируемом материале 8. Дл  исключени  интерферен ционных искажений фазы огибающей СВЧ сигнала, отражаемого непосредственно контролируемым материалом 8, последний расположен под углом примерно 45° к плоскости отражател  7. Поэтому сдвиг фазы огибающей СВЧ-сигнала, прин того приемопередающей антенной 6, относительно фазы огибающей излучаемого СВЧ-сигнала пропорционален только удвоенному значению фазов.ой задержки контролируемого материала 8

В один такт коммутации, когда автоматический прерыватель 4 открыт, разность фаз между низкочастотным входным напр жением фазового детекто ра 14 и модулирующим напр жением низ кочастотного генератора 18 равна

40

50

5

рыватель А, второй Y-циркул тор 5 и антенну 6 воздействуют на контролируемый материал 8. Автоматический прерыватель Д, выполненный, например, на p-i-п-диоде, управл етс  пр моугольными импульсами, которые формируютс  делителем 19 частоты из напр жени  низкочастотного генератора 18. При открытом автоматическом прерьша- теле 4 модулированный СВЧ-сигнал проходит через движущийс  диэлектрический материал 8, отражаетс  от отражател  7, вновь поступает на приемопередающую антенну 6, а затем - на первый вход двойного волноводного тройника 11. При закрытом автоматическом прерывателе 4 модулированный СВЧ-сигнал отражаетс  от него и про0 одит через свободное плечо первого

5

0

в

c

Y-циpкyл topa 3, аттенюатор 9, линию 10 задержки на второй вход двойного волноводного тройника 11.

В результате периодической работы автоматического прерьшател  4 отраженный от отражател  7 и самого ав- t томатического прерывател  4 СВЧ-сигнал поочередно через плечи двойного волноводного тройника 11 поступает на детекторную секцию 12. Вьщеление огибающей продетектированного СВЧ- сигнала осуществл етс  первым избирательным усилителем 13, настроенным на частоту низкочастотного генератора 18. Сравнение этих напр жений по фазе с фазой модулирующего сигнала осуществл етс  в фазовом детекторе 14. Фаза огибающей СВЧ-сигнала, прошедшего контролируемьм материал 8, содержит информацию о фазовой задержке СВЧ-сигнала в контролируемом материале 8. Дл  исключени  интерференционных искажений фазы огибающей СВЧ- сигнала, отражаемого непосредственно контролируемым материалом 8, последний расположен под углом примерно 45° к плоскости отражател  7. Поэтому сдвиг фазы огибающей СВЧ-сигнала, прин того приемопередающей антенной 6, относительно фазы огибающей излучаемого СВЧ-сигнала пропорционален только удвоенному значению фазов.ой задержки контролируемого материала 8.

В один такт коммутации, когда автоматический прерыватель 4 открыт, разность фаз между низкочастотным входным напр жением фазового детектора 14 и модулирующим напр жением низкочастотного генератора 18 равна

0

0

ЛМ, (со)+(.,н-д,-,,

где с)(0}) - врем  задержки СВЧ-сигнала частоты со в контролируемом материале; - частота модулирующего напр жени  низкочастотного генератора 18; Cf - суммарньш фазовый сдвиг,

вносимый амплитудным моду- io л тором 2, детекторной секцией 12 и первым избирательным усилителем 13; ср, - суммарньй фазовый сдвиг,

вносимый блоками 3-6; tp - фаза модулирующего напр жени  низкочастотного генератора 18.

В другой такт коммутации, когда автоматический прерыватель 4 закрыт, разность фаз между указанными напр жени ми равна

uq , )-(| ., где ср - суммарный фазовьш сдвиг.

Фор

мула изобретени  СВЧ-измеритель влажности диэлектрических материалов, содержащий СВЧ- генератор, последовательно соединенные первый Y-циркул тор, автоматический прерыватель, второй Y-циркул тор и приемопередающую антенну, перед раскрьшом которой помещен отражатель, к третьему плечу первого Y-циркул то- ра подключены последовательно соединенные аттенюатор, лини  задержки и двойной волноводный тройник, второй вход которого сдединен с третьим пле- 15 чом в горого Y-циркул тор а, а его выход соединен с детекторной секцией, низкочастотньш генератор, фазочувст- вительньш выпр митель, к выходу которого подключен измерительный прибор, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности измерени  влажности в движущемс  диэлектрическом материале, в него введены амплитудный модул тор, вход которого сое20

вносимьм блоками 3,4,9 и 10. 25 динен с выходом СВЧ-генератора, а В результате работы автоматичес- выход - с входом первого Y-циркул то- кого прерывател  4 на выходе фазового ра, последовательно соединенные пер- детектора 14 возникает переменна  составл юща  частоты коммутации

вый избирательный усилитель, вход которого соединен с выходом детекторQU () с амплитудой

(йМ , -ЬЧ г)(со) + д|-ср,, где S - крутизна преобразовани  фазового детектора. В/град.

Низкочастотное напр жение Ujj усиливаетс  вторым избирательным усилителем 15, настроенным на частоту выходного сигнала делител  19 частоты, и выпр мл етс  фазочувствительным выпр мителем 16, который управл етс  парафазными напр жени ми делител  19 частоты. Выпр мленное напр жение измер етс  или регистрируетс  измерительным прибором 17.

Составитель В.Гончаров Редактор И.Рыбченко Техред М.Ходанич Корректор О.Кравцова

Заказ 6396/32 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

а

- io

63037

Фор

мула изобретени  СВЧ-измеритель влажности диэлектрических материалов, содержащий СВЧ- генератор, последовательно соединенные первый Y-циркул тор, автоматический прерыватель, второй Y-циркул тор и приемопередающую антенну, перед раскрьшом которой помещен отражатель, к третьему плечу первого Y-циркул то- ра подключены последовательно соединенные аттенюатор, лини  задержки и двойной волноводный тройник, второй вход которого сдединен с третьим пле- 15 чом в горого Y-циркул тор а, а его выход соединен с детекторной секцией, низкочастотньш генератор, фазочувст- вительньш выпр митель, к выходу которого подключен измерительный прибор, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности измерени  влажности в движущемс  диэлектрическом материале, в него введены амплитудный модул тор, вход которого сое20

динен с выходом СВЧ-генератора, а выход - с входом первого Y-циркул то- ра, последовательно соединенные пер-

вый избирательный усилитель, вход которого соединен с выходом детектор

ной секции, фазовый детектор и второй избирательный усилитель, вькод которого соединен с входом фазочувстви- тельного вьшр мител , а также делитель частоты, вход которого соединен с выходом низкочастотного генератора, а парафазные выходы соединены с управл ющими входами фазочувствительно- го вьтр мител , причем выход низкочастотного генератора соединен также

с управл к цими входами амплитудного модул тора и фазового детектора, а один из парафазных выходов делител  частоты соединен с управл ющим входом автоматического прерывател .

Claims (1)

1. Формула изобретения СВЧ-измеритель влажности диэлектрических материалов, содержащий СВЧ5 генератор, последовательно соединенные первый Y-циркулятор, автоматический прерыватель, второй Y-циркулятор и приемопередающую антенну, перед раскрывом которой помещен отражатель, 10 к третьему плечу первого Y-циркулятора подключены последовательно соединенные аттенюатор, линия задержки и двойной волноводный тройник, второй вход которого соединен с третьим пле15 чом второго Y-циркулятора, а его выход соединен с детекторной секцией, низкочастотный генератор, фазочувствительный выпрямитель, к выходу которого подключен измерительный прибор, 20 отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения влажности в движущемся диэлектрическом материале, в него введены амплитудный модулятор, вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора, а выход - с входом первого Y-циркулятора, последовательно соединенные первый избирательный усилитель, вход которого соединен с выходом детекторной секции, фазовый детектор и второй избирательный усилитель, выход которого соединен с входом фазочувствительного выпрямителя, а также делитель частоты, вход которого соединен с выходом низкочастотного генератора, а парафазные выходы соединены с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя, причем выход низкочастотного генератора соединен также 40 с управляющими входами амплитудного модулятора и фазового детектора, а один из парафазных выходов делителя частоты соединен с управляющим входом автоматического прерывателя.