Устройство для измерения влажности

Устройство для измерения влажности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике влагометрии. Цель изобретения - расширение динамического диапазона и увеличение точности измерений. Для достижения поставленной цели введены циркулятор 2, приемная антенна 5, исследуемый материал 20 размещается между передающей и приемной антеннами 4 и 5, а индикатор 7 составлен из модулирующего г-ра 8 противофазными 1-м и 2-м выходами, четырех элементов 9-12 выборки - хранения, вычитателя 13, дифференциатора 14, компаратора 15, одновибратора 16, г-ра 17 пилообразного напряжения, двух вольтметров 18 и 19. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 22 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сп

М

Ю

Об

С

Сл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4341546/24-09 (22) 26.10.87 (46) 30.12.89. Бюл. ¹- 48 (7.1) Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) М.И. Минаев, Б.Л. Ценципер, В.А, Дайнеко.и И.И. Ренгарт (53) 621.317 ° 738(088.8) (56) Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов. Под ред. Е.С. Кричес- . кого. М.: Знергия, 1980, с. 125.

Авторское свидетельство СССР

¹ 216368, кл. G 01 N 22/02, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

„.Я0„„1532855 А1

2 (57) Изобретение относится к технике влагометрии. Цель изобретения — рас ширение динамического диапазона и увеличение точности измерений. Для достижения поставленной цели введены циркулятор 2, приемная антенна 5, исследуемый материал 20 размещается между передающей и приемной антеннами

4 и 5, а индикатор 7 составлен из модулирующего г-ра 8 противофазными 1-м и 2-м выходами, четырех элементов

9-12 выборки — хранения, вьтчитателя

13, дифференциатора 14, компаратора

15, одновибратора 16, г-ра 17 пилообразного напряжения, двух вольтметров 18 и 19. 1 ил .

1532855

Изобретение относится к технике влагометрии и может быть использовано для измерения влажности сыпучих и других материалов.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона и увеличение точности измерений.

На чертеже представлена структур ная электрическая схема устройства

| ,для измерения влажности.

Устройство для измерения влажности содержит автодинный генератор СВЧ

1, циркулятор 2, модулятор 3 СВЧ сигнала, передающую антенну 4, приемную антенну 5, нагрузку автодинного генератора СВЧ 6 и индикатор 7, состо ящий из модулирующего генератора 8, снабженного противофазными первым и вторым выходами, первого-четвертого элементов выборки и хранения (3BX) ,9-12 соответственно, вычитателя 13,,дифференциатора 14, компаратора 15, ,одновибратора 1 6, генератора l7 пило образного напряжения, первого и второго вольтметров 18 и 19 соответст,венно. Исследуемый материал 20 разме( щается между передающей 4 и приемной

5 антеннами.

Устройство для измерения влажности работает следующим образом.

Колебания автодинного генератора

СВЧ 1, частота которых меняется по линейному закону под действием изменения напряжения на управляющем ,входе автодинного генератора (в качестве управляющего элемента генератора может быть использован варактор), поступают на первый выход 1 циркулятора 2. Цепь внешней обратной связи автодинного генератора СВЧ образована включением между вторым II и третьим III плечами циркулятора

2 последовательно соединенных модулятора 3 СВЧ сигнала и передающей 4 и приемной 5 антеннами. Промодулиро.ванный СВЧ сигнал, прошедший через исследуемый материал 20, поступает через плечи III u I циркулятора на выход автодинного генератора СВЧ.

Ввиду линейной частотной модуляции СВЧ генератора в цепи обратной связи происходит изменение фазы сиг- нала у=аду, где з=1Л/сЛ ; Л, Л вЂ” длина волны в свободном пространстве и в волноводе соответственно; с — скорость света; L — длина линии обратной связи; D4) — девиация частоты гене5

10 t5

55 ратора СВЧ. При изменении фазы. в цепи обратной связи от 0 до 2%i выходная мощность автодинного генератора СВЧ меняется по косинусоидальному закону: . Р= (11 /2) ь „(1-2К cosy), где U — амплитуда напряжения СВЧ сигнала; 6„ - проводимость нагрузки;

К, у- модуль и фаза коэффициента передачи цепи обратной связи, причем ее максимум соответствует фазе =7(.

В соответствии с изменением выходной мощности меняется амплитуда сигнала на нагрузке автодинного генератора

СВЧ 6. На этой нагрузке автодинцого генератора СВЧ выделяется модулированная по амплитуде последовательность видеоимпульсов, поступающих на входы первого 9 и второго 10 элементы выборки и хранения (ЭВХ), затем на дифференциальные входы вычитателя 13. Ввиду. того, что модулирующий генератор 8 управляет первым

ЭВХ в фазе с модулятором, а вторымв противофазе, на выходе вычитателя

13 выделяется сглаженная переменная составляющая сигнала на нагрузке 6, которая поступает на дифференциатор

14, При достижении переменным напряжением экстремальных значений на выходе дифференциатора появляется

"0", переключающий компаратор 15 и запускающий вибратор 16. Короткий импульс одновибратора останавливает генератор 17 пилообразного напряжения и подает команду на выборку третьего

11 и четвертого 12 ЭВХ. Экстремальное значение переменной составляющей запоминается третьим ЭВХ, а соответствующее ему значение пилообразного напряжения запоминается четвертым

ЭВХ. Величины напряжений,.хранимые в третьем и четвертом ЭВХ, измеряются вольтметрами 18 и 1.9 соответственно. Так как изменение фазы сигнала в цепи обратной связи автодинного генератора СВЧ пропорционально напряжейию, фиксируемому вольтметром

19, то можно определить фазу прошедmего через влажный материал 20 сигнала и соответственно волновое число в материале р. Модуль коэффициента передачи в цепи обратной связи

К=ехр(-с й), где d- коэффициент ослабления в материале; d — толщина материала, По максимальной амплитуде, фиксируемой вольтметром 18, опре деляем модуль коэффипиента передачи

1532855 цепи обратной связи и соответственно щ коэффициент ослабления в материале af. н

При одновременном определении (и д в влажного материапа функция преоб- е разования устройства для измерения

5 влажности имеет вид (1Ъ с 1 о ) у,, -1ь,+ р.ЫЩ-Р (/1 И- (Р - ol где оl и р — коэффициент ослабления и волновое число воды; р —.собствен- P ная плотность сухого материала;,р а - волновое число в свободном про- ж странстве; а - волновое число в су- с хом материале.

15 в

Основной областью применения- уст- в ройства для измерения влажности может и быть измерение влажности материала с с существенно меняющейся плотностью, х что предопределяет необходимость с большой скорости перестройки частоты л в широком диапазоне, которая обеспе- т чивается предложенным построением в устройства. ч

Формула изобретения

Составитель В. Поротов

Редактор О. Спесивых Техред М,Дидык Корректор Т. Палий

Заказ 8093/50 Тираж 789 Подписно е

ВНИИПИ Государственного коМитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно- издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Устройство для измерения влажнос-. ти, содержащее автодинный генератор

СВЧ, мод.улятор, передающую антенну и индикатор, выход которого .соединен с низкочастотным вьиодом автодннного генератора СВЧ и его нагрузкой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона измерения, введены приемная антенна и циркулятор, первое плечо которого соединено с высокочастотным выходом авто; динного генератора СВЧ, второе плечо через модулятор подключено к передаю6 ей антенне, а третье плечо подключео к приемной антенне, причем исслеуемый материал размещен между примной и передающей антеннами, модуятор снабжен управляющим входом, а ндикатор выполнен в виде первого, торого, третьего и четвертого элеентов выборки-хранения, последоваельно соединенных вычитателя, диффеенциатора, компаратора, однови15ратоа и генератора пилообразного напряения, модулирующего генератора, набженного противофазными первым и торым выходами,.первого и второго ольтметров, при этом входы первого второго элементов выборки-хранения оединены между собой и являются выодом индикатора, а выходы соединены соответствующими входами вычитатея, выход которого соединен через ретий элемент выборки-хранения с ходом первого вольтметра, вход етвертого элемента выборки-хранения является входом индикатора и подключен к управляющему входу автодинного генератора СВЧ и выходу генератора пилообразного напряжения, выход четвертого элемента выборки-хранения

30 подключен к входу второго вольтметра, первый выход модулирующего генератора .является управляющим выходом индикатора и соединен с управляющими входами модулятора и первого элемента вы35 борки-хранения, второй выход модулирующего генератора соединен с управ.ляющим входом второго элемента выборки-хранения, а управляющие входы третьего и четвертого элементов выборки40 хранения соединены с выходом одновибратора.