Антенна для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов

Антенна для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике СВЧ-влагометрии, и может бытЬ использовано для измерения влажности почвогрунтов, а также сыпучих материалов. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет получения калибровочного сигнала, а также упрош,ение очистки поверхности антенны от остатков исследуемого материала. Конструкция волноводно-ш,елевой антенны представляет собой систему широких наклонных щелей 1, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода 2, короткозамкнутого металлической заглушкой 3 с заострением на конце для облегчения ввода антенны в исследуемый материал. Диэлектрические вкладыши 4, заполняющие полости ш,елей, предохраняют антенну от возможного попадания в ее внутреннюю полость исследуемого материала. Калибровочная насадка 5 служит как для калибровки измерительного прибора, так и для очистки поверхности антенны 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) 4 G 01 N 22/04

3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3309947/24-09 (22) 23.06.81 (46) 23.01.87. Бюл. № 3 (71) Запорожский ордена «Знак Почета» машиностроительный институт им. В. Я. Чубаря (72) В. В. Попов, Б. А. Редькин, Г. И. Мягкий, А. Ю. Бер и Э. И. Попов (53) 621.317.729.3:551.508.7 (088.8) (56) Викторов В. П. Высокочастотные методы измерения неэлектрических величин. М.:

1978, с. 252.

Авторское свидетельство СССР № 246154, кл. G 01 N 22/04, 1966. (54) АНТЕННА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВОГРУНТОВ И СЫПУЧИХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике СВЧ-влагометрии, и может бытЬ использовано для

„„SU„„1285362 измерения влажности почвогрунтов, а также сыпучих материалов. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет получения калибровочного сигнала, а также упрощение очистки поверхности антенны от остатков исследуемого материала. Конструкция волноводно-щелевой антенны представляет собой систему широких наклонных щелей 1, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода 2, короткозамкнутого металлической заглушкой 3 с заострением на конце для облегчения ввода антенны в исследуемый материал.

Диэлектрические вкладыши 4, заполняющие полости щелей, предохраняют антенну от возможного попадания в ее внутреннюю полость исследуемого материала. Калибровочная насадка 5 служит как для калибровки Ж измерительного прибора, так и для очистки поверхности антенны 2 ил.

1285362

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике СВЧ-влагометрии, и может быть использовано для измерения влажности почвогрунтов, а также сыпучих материалов.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет получения калибровочного сигнала, а также упрощение очистки поверхности антенны от остатков исследуемого материала.

На фиг. 1 изображена предлагаемая антенна; на фиг. 2 — структурная схема вл а гомер а.

Конструкция волноводно-щелевой антенны представляет собой систему широких наклонных щелей 1, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода 2, короткозамкнутого металлической заглушкой 3 с заострением на конце для облегчения ввода антенны в исследуемый материал. Широкополосность волноводно-щелевой антенны снижает жесткие требования к стабильности частоты генератора СВЧ. Диэлектрические вкладыши 4, заполняющие полости щелей, предохраняют антенну от возможного попадания в ее внутреннюю область влажного материала при контакте с ним в процессе измерения. Калибровочная насадка 5 служит как для калибровки измерительного прибора, так и для очистки поверхности антенны от остатков влажного материала, остающегося на ней после измерения влажности почвогрунтов и сил ьноувлажненных сыпучих материлов. Ее длина равна длине волноводно-щелевой антенны.

Устройство измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов состоит из генератора 6 СВЧ, собранного на туннельном диоде и соединенного через аттенюатор 7 и направленный ответвитель 8 с волноводно-щелевой антенной 9, причем между направленным ответвителем и антенной включен отрезок прямоугольного волновода 10 длиной, равной глубине максимального погружения антенны, и исследуемый материал.

Во вспомогательный канал направленного ответвителя включен детектор 11, сигнал с которого поступает на измерительный прибор 12. Отрезок прямоугольного волновода снабжен металлической калибровочной насадкой 5, плотно прилегающей к его поверхности и имеющей возможность перемещаться на антенну, причем длина калибровочной насадки равна длине волноводнощелевой антенны.

Устройство измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов работает следующим образом.

В исходном состоянии колебания генератора 6 СВЧ через аттенюатор 7, направленный ответвитель 8 и отрезок прямоугольного волновода 10 поступают на волноводнощелевую антенну 9, согласованную и рабо10

ЭО

45 тающую только на излучение в свободное пространство. Первоначальным этапом, предшествующим процессу определения влагосодержания, является калибровка устройства измерения влажности при помощи подвижной металлической насадки 5 и anенюатора 7 выходной мощности. При этом насадка перемещается от направленного ответвителя 8 по отрезку прямоугольного волновода 10 к волноводно-щелевой антенне 9 и закорачивает все щелевые излучатели последней.

В этом случае часть мощности сигнала, полностью отраженного от антенны, поступает во вспомогательный канал направленного ответвителя на детектор 11 и регистрируется далее измерительным прибором 12.

Калибровка завершается установкой аттенюатором максимального показания измерительного прибора и смещением металлической насадки в первоначальное положение, при котором антенна работает только на излучение. Далее небольшим усилием волноводно-щелевая антенна 9 вводится в исследуемый влажный материал, что приводит к прие му волноводно-щелевой антенной некоторой доли мощности сигнала, отраженного от материала и распространяющегося в сторону направленного ответвителя. При этом величина показаний измерительного прибора

12 находится в прямой зависимости от степени его увлажнения, причем чем больше влажность исследуемого материала, тем выше уровень отраженного сигнала поступает в вспомогательный канал направленного ответвителя 8 на детектор 11, что приводит к большим показаниям измерительного прибора 12. Для устранения влияния солености на показания истинного влагосодержания почвогрунтов и сыпучи. материалов устройство измерения вл ажности работает на длине волны Х= 3,2 см. Шкала измерительного прибора для каждого конкретного почвогрунта и сыпучего материала градуируется в единицах процентного влагосодержания в процессе серии предварительных промежуточных измерений его влажности. Разрешаемый участок влажного материала при измерениях определяется и ограничен длиной волноводно-щелевой антенны 9, а глубина зондирования объема влажного материала — длиной отрезка прямоугольного волновода 10, соединяющего волноводно-щелевую антенну с направленным ответвител ем.

Для повышения точности измерений в случае определения влагосодержания слабоувлажненных материалов необходимо увеличить разрешаемый участок за счет удлинения волноводно-щелевой антенны, в случае же наличия законов распределения влагосодержания по глубине, что имеет место для большинства почвогрунтов, с целью локализации разрешаемого участка исследуемого материала целессюбразно в ка1285362 аиг. 2

Составитель М. Пантелеев

Редактор А. Сабо Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 7589/45 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 честве активных элементов устройства измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов использовать волноводно-щелевую антенну небольшой длины.

Устройство измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, собранное на традиционной элементной базе 3-см диапазона, представляет собой единую жесткую конструкцию, все составленные элементы которой крепятся на волноводе и направленном ответвителе, придавая ей простую форму и транспортабельность.

Формула изобретения

Антенна для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, выполненная в виде щелевого зонда с заостренным концом, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет получения калибровочного сигнала, а также упрощения очистки поверхности антенны от остатков исследуемого материала, зонд снабжен насадкой, выполненной в виде

IG металлического листа, охватывающего зонд и установленного с возможностью перемещения вдоль зонда.