Устройство для измерения влажности сыпучих материалов

Устройство для измерения влажности сыпучих материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ии653548 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.05.77(21) 2476501 18-09 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет— (53) N. Ka

01 N 23/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДЫ 621. 317. .533. 275 (088. 8) Опубликовано 2503.79. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 2503.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИтт P. М. Долгопятов, Л. И. Кац и А. A. Костин (71) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике измерения радиоволновым просвечиванием СВЧ-сигналом и может использоваться для измерения влажности почвы.

Известно устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержащее приемо-передающую часть, состоящую иэ генератора сверхвысокой частоты, передающей и приемной антенн и индикатора, а также отражатель (1}. 1"

Однако зто устройство требует введения образца исследуемого материала в измерительную полость и измерение размеров образца, что значительно усложняет работу в полевых условиях.

Целью изобретения является ускорение процесса измерения в естественных условиях залегания грунта °

Для этого в устройстве для измерения влажности сыпучих материалов, содержащем приемо-передающую часть, состоящую из генератора сверхвысокой частоты, передающей и приемной антенн и индикатора, а также отражатель, отражатель выполнен в виде землеройного устройства, например совка или лопаты, с рычагом, укрепленным с возможностью поворота на штанге, во внутренней полости которой расположена приемо-передающая част ь.

На фиг. 1 дано предлагаемое устрой-. ство, общий вид; на фиг. 2 — структурная электрическая схема приемо-передающей части устройства.

Устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержит приемопередающую часть, состоящую из генератора 1 сверхвысокой частоты, передающей 2 и приемной 3 антенн и индикатора 4, а также отражатель 5, который выполнен в виде земперойного устройства, например совка или лопаты, с рычагом 6, укрепленным с возможностью поворота на штанге 7, во внут-. ренней полости которой расположена приемо-передающая часть, винт 8, с помощью которого осуществляется поворот штанги 7 относительно закрепленного в грунте отражателя 5, фиксаторы 9.

Кроме того, приемо-передающая часть содержит канализирующую систему 10, детектор 11 контроля излучаемой СВЧмощности Ро индикатор 4, вмонтированный в конец штанги 7, детектор 12 с возбуждающим устройством, петлей или штырем, выступающим иэ штанги 7, батареи питания 13, схему сравнения 14, мнorопозиционный переключатель 15 и измерительный прибор 16.

653548

Устройство работает следующим об. разом.

Помещают отражатель 5 (совок или лопату) в измеряемый грунт и. поворачивают с помощью винта 8 и фиксаторов

9 штанги 7 в перпендикулярное положение относительно плоскости отражателя.5

Электромагнитная волна Лот генератора

1 сверхвысокой частоты через канализирующую систему 10 и передающую антенну 2 распространяется в измеряемом грунте, мощность которой Ро изме- 10 ряется детектором 11, и для настройки устройства фиксируется индикатором 4.

Распространяющаяся электромагнитная волна, достигнув отражателя 5, отразится от него и будет зафиксирована 1,5 детектором 12 с помощью выступающего из штанги 7 возбуждающего устройства.

Схема сравнения 14 измеряет отношение Q/Р1, которое пропорционально измеряемой влажности, где Ц вЂ” мощность отраженной волны, причем измерение отношения Q/Р, — это измерение коэффициента затухания а электромагнитной энергии длиной волны A s измеряемом грунте.

Коэффициент затуханияо определяет- 25 ся через параметры исследуемого материала

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержащее приемопередающую часть, состоящую из генератора сверхвысокой частоты, передающей и приемной антенн и индикатора, а также отражатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения процесса измерения в естественных услови40 ях залегания грунта, отражатель выполи ен в виде з емлерой ного устройства, например совка или лопаты, с рычагом, укрепленным с возможностью поворота на штанге, во внутренней полости кото45 рой расположена приемо-передающая часть.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кац Л. И., Трайтельман Л. A.

Известия ВУЗов, серия Радиотехника, т. У1, 9 2. где.cd — угловая частота; б — удельная проводимость;

K — диэлектрическая проницаемость;

/н — магнитная проницаемость.

Кроме того, известна связь вели.чин Е и б с влажностьюМ/ . Так между влажностью% и сопротивлением Й существует эмпирическая связь9I=Rs+b где а и b — конст анты, з авис ящие от характера почвы, их численное значение лежит в интервале 1 5-2, причем = где э — удельное сопротивление.

Дйэлектрическая проницаемость почвы Е, как многокомпонентной смеси выражается уравнением

K(-Е + g 1/1=0 где F< — диэлектрическая проницаемость составляющих фаз (в частности воды); — объемная концентрация составляющих в долях от единицы.

Изменение влажности от 2,5Ъ до

20 Ъ приводит к изменению E — почвы до 25-30.

Выбор основных геометрических размеров предлагаемого устройства определяется выбором генератора 1 сверхвысокой частоты, т.е. рабочей длиной волны Х . Так расстояние от конца штанги 7 до отражателя 5 в рабочем положении не должно превышать глубины проникновения электромагнитной волны в грунт

s= Vsym" где Е и Š— действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости грунта.

Размер отражателя 5 должен удовлетворять условию — один из его размеров (например диагональ) должен быть tAo, где п=3-10. Важным является выбор расположения детектора 11, его оптимальное расположение определяется расстоянием 9= 26, отсчитываемым от передающей антенны 2.

Предлагаемое устройство позволяет измерять влажность почвы без операции отбора почвенных образцов в условиях естественного залегания грунта.

653548

Составитель Л. Каграманова

Техред З.Фанта корректор Л. Веселовская

Редактор Н. Хлудова

Тираж 10 89

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 12 8 j. /32

Филиал - ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4