Датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов

 

Датчик влажности почвогрунтов и Сыпучих материалов относится к области радиотехимческих измерений в СВЧ-диапазоне. Цель изобретения - повышение локальности при измерении влажности по глубине. Для этого предлагается датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содер-жащий корпус, один конец которого заостран, элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, внутри корпуса вдоль его оси расположена металлическая труба дли размещения измеряемого материала, при .этом вдоль металлической трубы выполнены п поперечных прорезей, между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, в плоскости поперечных прорезай расположены металлические пластины, установленные с возможностью перемещения в плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрытия сечения металлической трубы, при этом образуется (п + 1) измерительная ячейка, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие совпадающее с сечением металлической трубы. 2 ил.слсИзобретение относится к измерительной технике, в частности к технике СВЧ- влагометрии, и может быть использовано для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов в полевых условиях.Известны устройства и способы определения влажности почв, основанные на исследовании предварительно извлеченных с разных глубин образцов почвы. Наиболее часто используется способ и устройство, содержащее транспортный бур для извлечения образцов почв с разных глубин, которые затем взвешиваются сначала в первоначальном состоянии и после сушки в термостате при 100 - 140°С.Однако такой способ определения влажности возможен только в лабораторных условиях, так как необходима высокая точность взвешивания и сушка в термостатах, т.е. устройство не дает быстрой оценки влажности в полевых условиях.Наиболее близким к предлагаемому является волноводно-щелевая антенна для измерения влажности, представляющая собой систему широких наклонных щелей, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода, короткозамкнутого металлической заглушкой с заострением на конце для обеспечения ввода антенны в исследуемый материал. Принцип действия волноводно-щелевой антенны основан на приеме доли мощности сигнала, отраженного от исследуемого материала, величина которого н^аходится в прямой зависимости от увлажнения материала. Однако такое устройство не позволяет локализовать измерения влажности по глубине, так как измерительный прибор регистрирует суммарный-сигнал, складывающийся из сигналов каждого щелевого излучателя, т.е. сигналов, отраженных от отдельныхN4Оюю ок>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 М 22/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ жащий корпус, один конец которого заострен, элементы ввода и вывода СЗЧ-колебаний, внутри корпуса вдоль его оси расположена металлическая труба для размещения измеряемого материала, при этом вдоль металлической трубы выполнены и поперечных прорезей, между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы авода и вывода СВЧ-колебаний, в плоскости поперечных прорезей расположены металлические пластины, установленные с возможностью перемещения. в плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрытия сечения металлической трубы, при этом образуется (n + 1) измерительная ячейка, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие совпадающее с сечением металлической трубы. 2 ил, Наиболее близким к предлагаемому является волноводно-щелевая антенна для измерения влажности, представляющая собой систему широких наклонных щелей, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода, короткозамкнутого металлической заглушкой с заострением на конце для обеспечения ввода антенны в исследуемый материал.

Принцип действия волноводно-щелевой антенны основан на приеме доли мощности сигнала, отраженного от исследуемого материала, величина которого находится в прямой зависимости от увлажнения материала, Однако такое устройство не позволяет локализовать измерения влажности по глубине, так как измерительный прибор регистрирует суммарный. сигнал., складывающийся из сигналов каждого щелевого излучателя, т,е. сигналов, отраженных от отдельных

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4790083/09 (22) 04,12.89 (46) 30.01,92. Бюл. М 4 (71) Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии (72) M.Ë.Яцынина, Ю.Н,Фомин и G.B,Îíèщенко (53) 621.317:39:533.275 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1285362, кл. 6 01 К 22/04., 1981, (54) ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ПОЧВОГРУНТОВ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов относится к области радиотехнических измерений в СВЧ-диапазоне.

Цель изобретения — повышение локальности при измерении влажности по глубине, Для этого предлагается датчик влажности .почвогрунтов и сыпучих материалов, содерИзобретение относится к измерительною технике, в частности к технике СВЧвлагометрии, и может быть использовано для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов в полевых условиях.

Известны устройства и способы определения влажности почв, основанные на исследовании предварительно извлеченных с разных глубин образцов почвы, Наиболее часто используется способ и устройство, содержащее транспортный бур для извлечения образцов почв с разных глубин, которые затем взвешиваются сначала в первоначальном состоянии и после сушки в термостате при 100 — 140 С.

Однако такой способ определения влажности возможен только в лабораторных условиях, так как необходима высокая точность взвешивания и сушка в.термостатах, т.е. устройство не дает быстрой оценки влажности в полевых условиях, ЫХ „1709202 А1

1709202 зон исследуемо о материала, расположенных на различной глубине.

Целью изобретения является повышение локальности при измерении влажности по глубине.

Указанная цель достигается тем, что в датчике влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содержащем корпус, один конец которого заострен, элементы ввода и вывода

СВЧ-колебаний, внутри корпуса вдоль его

Оси расположена металлическая труба для размещения измеряемого материала, при этом вдоль металлической трубы выполнены и поперечных прорезей, между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, в плоскости поперечных прорезей расположены металлические пластины, установленплоскости поперечных прорезей и с Возможностью перекрытия сечения металлической трубы, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие, совпадающее с сечением металлической трубы.

ПО сравнению с прототипом предлагаемый датчик обладает следующими призна RMN: Внутри корпуса ВдОль его Оси расположены металлическая труба, вдоль

30 которой выполнено и прорезей; между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и Вывода СВЧ-колебаний; В плоскости погеречных прорезей расположены металлические пластины, установленные, возможнастью перемещения В плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрытия сечения металлической трубы.

На фиг,1 изображен предлагаемый датчик; на фиг,2 — блок-схема датчика. 40

Датчик содержит коргус 1, содержащий металлическую трубу 2 для размещения иэмеряемого образца с и прорезями 3, между которыми на ПОВерхности металлической трубы расположены элементы авода 4 и вывода 5 СВЧ-колебаний, В плоскости которых расположены металлические пластины 6, установленные с возможностью перемещения и перекрытия сечения металлической трубы, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие 7, совпадающее с сечением металлической труби.

Метод погружения датчика в почву Выбирается произвольно ручнОй или TpGHc портный. При погружении корпуса 1 в металлическую трубу 2 поступает колонка пс: вы с ненарущенным сложением по слоям. После погружения корпуса 1 на требуемую глубину, осуществляется поворот металлических пластин 6. установленных в ные с возможностью перемещени" в 20 плоскости поперечных прорезей 3, которые перекрывают сечение металлической трубы

2, как бы разделяя внутреннюю полость трубы " на отдельные измерительные ячейки, имеющие свои элементы 4 и 5 ввода и вывода СВЧ-колебаний. Таким образом получены отдельные измерительные ячейки (измерительные резонаторы), образованные участками металлической трубы 2 и за. Ороченные металлическими пластинами 6.

Количество ячеек может быть разным от 1 до

10.

Все кабели, посредством которых осуществляется подключение ячеек к генеоатору и индикатору, расположены В зоне 8, куда невозможно попадание металлических пластин 6.

В основу измерения влажности в предлагаемом датчике положен метод сравнения собственных параметров пустой измерительной ячейки, образованной стенками металлической трубы 2 и металлическими пластинами 6 и также ячейки, заполненной исследуемой почвой, а также зависимость диэлектрической проницаемости почвы от ее плотности структуры, наличия влаги и солей, Применение

СВЧ-колебаний позволяет исключить влияние проводимости солей на значение диэлектрической проницаемости почвы и считать, что основные изменения вносятся наличисм влаги, так как проницаемость воды около 80, а других составляющих почвы в пределах 2 -4.

Датчик работает следующим образом, Вращением ручки изменения частоты генератора добиваются получения максимального отклонения стрелки индикатора, зафиксируют найденную частоту. Таким образом определяется резонансная частота густой ячейки, Затем заполняют ячейку сухой почвой, определяют резонансную частоту ячейки, заполненную сухой почвой.

Далее заполняют ячейку почвой с известной влажностью от 5 до 40% и последовательно определяют резонансную частоту и диэлектричеекую проницаемость этих образцов, Резонансную частоту ячейки, заполненную сухой почвой определенного состава, принимают за OllopB/ю. Плотность почвы учитывается при первоначальной настройке на спорную частоту. При работе с датчиком в измерительну:о схему последовательно включаются все 10 измерительных ячеек.

Формула изобретения

Датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содержащии корпус, Один конец которого заострен, элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, о т л и ч а ю щ и й1709202

Составитель Е. Адамова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Палий

Редактор Ю. Середа

Заказ " 1 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 с я тем, что, с целью повышения локальности при измерении влажности по глубине, внутри корпуса вдоль его оси расположена металлическая труба для,размещения измеряемого материала, при этом вдоль металлической трубы выполнены и поперечных прорезей, между соседними прорезями на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, в плоскости поперечных прорезей расположены металлические пластины, установленные с возможностью перемещения в плоскости поперечных прорезей и с

5 возможностью перекрытия сечения металлической трубы, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие, совпадающее с сечением металлической трубы.