Устройство для автоматического измерения влажности материалов

 

l9I89O

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42l, 9/51

Заявлено 22.Х1I.1965 (№ 1044160/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

МПК G 01п ДК 530 093 002 56 (088.В>

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 26.1.1967. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 31.III.I967

Автор изобретения

М. А. Берлинер

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Известны устройства для автоматического измерения влажности материалов по изменению интенсивности колебаний СВЧ, содержащие генератор СВЧ, волновод, передающий и приемный рупоры, между которыми помещен материал, и индикатор колебаний, включенный в схему фазочувствительного усилителя, питающего электродвигатель, уравновешивающий сигнал индикатора и перемещающий стрелку выходного прибора. В этих устройствах в погрешность измерения входит сумма погрешностей индикатора, усилителя и показывающего прибора. Ток индикатора уменьшается с ростом влажности, и при значительном ослаблении мощности в материале измерение становится невозможным или недостаточно точным. Изменения толщины материала, его плотности и температуры также влекут за собой погрешности измерения влажноевги.

Влияние перечисленных фак1оров особенно усиливается при автоматизации измерений.

В предлагаемом устройстве для повышения точности волновод выполнен из двух параллельных каналов с индикаторами, в одном из которых помещен материал, а в другом — поглощающий аттенюатор, связанный с электродвигателем для выравнивания интенсивности излучения в обоих каналах волновода. Мерой влажности является ослабление, вносимое аттенюатором в волноводный тракт. В устройстве может быть использован один индикатор.

Для этого параллельные каналы волновода в местах их разветвления и схождения снабжены синхронными и синфазными переключателями, выполненными, например, в виде ферритовой заслонки с обмоткой, питаемой переменным током заданной частоты.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого прибора; на фиг. 2 — та же

1о; на фиг. 3 — вычислительная приставка.

Двухканальная волноводная система возбуждается клистронным генератором 1, волноводный тройник 2 служит делителем мощ15 ности, распределяющим пополам мощность генератора 1 между ветвями волноводной системы: измерительной 8 и сравнительной 4.

Первая ветвь содержит передающий 5 и приемный 6 рупоры. В свободное пространство

20 между рупорами вводится исследуемый материал 7. Для строгого фиксирования положения материала относительно рупоров служит приспособление 8, которое может иметь различное конструктивное исполнение: кювету пря25 моугольного сечения или отрезок трубы, изготовленные из диэлектрика — для жидкостей, кювету или трубу с питателем непрерывного действия, например шнековым, — для сыпучих материалов.

30 Сравнительная ветвь волноводной системы

191890

60 содержит два последовательных переменных

d ITåíþàòoðà: 9 используется для настроики нуля и iu — для измерения. Кроме того, оое

Ветви содержат развязывающие аттенюаторы

11 и оконечные нагрузки i2.,мощности, прошедшие через материал I и аттнюаторы э и си, измеряются при помощи индикаторов

iолупроводниковых диодов ii и i . азность токов диодов, измеренная с помошью измерительнои схемы iO, подается на электронныи усилитель, состоящии из усилителя î напряжения и фазочувствительного усилите.и 1,7 мощности. Ь, Выходу последнего IIozi iioveH реверсивный двигатель id, который может находиться в механическом сцеплении с приводом аттенюатора 9 или 10. ,для периодическои настроики «электрического нуля» влагомера аттенюатор i i устанавливается в положение, соответствующее минимальному Ослаолению, а ДВигатель 1д ВВОДится в сцепление с аттенюатором 9. При этом в приспосооление вводится эталонныи образец, например материал с влажностью равнои нулю или же нижнему пределу шкалы влагомера, что позволяет лучше использовать шкалу измерительного аттенюатора. Dòàëoííûì материалом может i àêæå служить Вода. ь этом случае Влагомер используется для кОнтроля и регулирования содержания твердои разы в воде, концентрации водных суспензии и т. и. независимо от выбранного эталона следящая система воздействует на аттенюатор 9 до тех пор, пока разность токов детекторов не станет равной нулю; это положение аттенюатора остается неизменным до следующей настройки нуля. В рабочем состоянии между рупорами находится KQHTpoлируемыи материал, а двигатель имеет сцепление с аттен оатором

10 и непрерывно приводит elo в положение, при котором разностный сигнал детекторов равен нулю. Положение аттенюатора 10 характеризует изменение интенсивности колеоании СВЧ и исследуемом материале по сравнению с эталоном. С аттенюатором 10 связан указатель 19, перемещающийся по шкале 20 выходного прибора, градуированной в процентах Влажности для данного материала.

Для уменьшения влияния на результаты измерения характеристик индикаторов устроиство может быть выполнено с одним индика(col. фиг. 2) . f lpH 3ToM параллельные каналы волновода В местах их разветвления и схождения должны быть снабжены синхронными и синфазными переключателями 2i и 22 в каждом тройнике 2 и 2D. При положениях переключателеи, обозначенных сплошной линией, вся мощность СВЧ направляется в измерительную ветвь 8, при положении, обозначенном пунктиром, — в сравнительную ветвь 4.

Переключатели могут быть выполнены в виде металлической заслонки, перемещаемой из одного положения в другое с помощью электродвигателя или электромагнита, или в виде ферритовой заслонки с обмоткой, питае10

35 ао

55 мой током переменной частоты. В общем плече приемного тройника установлен индикатор

2r, на который поочередно с постояннои частотои попадает излучение, прошедшее соответственно через волноводную ветвь д или 4.

При равенстве ооеих мощностей индикатор дает только некоторый постоянный сигнал.

Первые каскады электронного усилителя 26 представляют собой усилитель переменного тока. ели мощности неравны, переменная составляющая напряжения индикатора имеет амплитуду, зависящую от величины разности мощностеи, и фазу, определяемую знаком этой разности. Следящая система (фазочувствительныи усилитель 17 и реверсивный двигатель 18) вращает аттеню атор (9 или 10) в том или ином направлении (в зависимости от

<разы сигнала рассогласования) до достижения равенства ооеих мощностей. Настроика на нуль и измерение влажности производится по этой схеме таким же образом, как и по схеме на фиг. 1.

В устройстве предусмотрена также автоматическая коррекция колебаний плотности, толщины и температуры материала. У сыпучих материалов постоянное уплотнение можно создать в приспособлении б. Однако в большинстве случаев, например у листовых материалов, нет возможности стабилизировать перед измерением влажности плотность и толщину (размер по направлению передачи излучения) материала. Для устранения погрешностей, связанных с влиянием указанных величин, устройство снабжено вычислительной приставкои непрерывного действия, в которую непрерывно поступает информация от влагомера СВЧ и бесконтактных измерителей плотности и толщины, а также температуры материала (фиг. 3). Параметры материала измеряются одновременно с помощью следующих приборов: автоматического влагомера СБЧ 26, выполненного IIo одной из предложенных схем; автоматического измерителя 27 ослабления бета- или гамма-излучения; автоматического низкотемпературного радиационного пирометра 28.

Если сигналы блоков 26, 27 и 28 представляIoI собой напряжения, то для непрерывного получения результирующего сигнала можно применить вычислительную приставку, состоящую из типовых блоков электронных моделирующих машин. блока деления 29, инверторного 80 и суммирующего 31 усилителей. K

Выходу суммирующего усилителя подключен приоор 82, непрерывно показывающий, записывающий и регулирующий влажность материала.

Предмет изобретения

1. Устройство для автоматического измерения Влажности материалов IIo изменению интенсивности колебаний СВЧ, содержащее генератор СВЧ, волновод, передающий и приемный рупоры, между которыми помещен мате191890 риал, и индикатор колебаний, включенный в схему фазочувствительного усилителя, питапощего электродвигатель, уравновешивающий сигнал индикатора и перемещающий стрелку выходного прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, волновод выполнен из двух параллельных каналов с индикаторами, в одном из которых помещен материал, а в другом — поглощающий аттенюатор, связанный с электродвигателем для выравнив",íèÿ интенсивности излучения в обоих каналах волновода.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью использования одного индикатора, параллельные каналы волновода в местах их разветвления и схождения снабжены син хронными и синфазными переключателями, выполненными, например, в виде ферритовой заслонки с обмоткой, питаемой переменным

10 током заданной частоты.

191890

Составитель М. И, Фримштейн

Текред Л. Бриккер Корректоры: М. П. Ромашова и Е, Д. Курдюмова

Редактор H. Коган

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 775 9 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4