I вс^юсюзнай устройство для автоматического измерения) пйтенгну-техийчгср

 

О п и С А Н И Е Зб4884

ИЗОВРКТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф1

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.1V.1970 (№ 1418608/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

М Кл G 01п 23/24

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 28.Х1!.1972. Бюллетень № 5 за 1973

Дата опубликования описания 19.II.1973

УДК 551.508.7(088.8) Авторы изобретения

Заявитель

В. К. Бензарь и В. А. Конев

Минский государственный научно-исследовательский институт строительных материалов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ М,:- ." !,: - I L,-:- l " „" 1

ВЛАЖНОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ i;(,,: Ag ", - . (Изобретение относится к измерительной технике.

Известны устройства для измерения влажности сыпучих материалов по изменению интенсивности колебаний сверхвысоких частот (СВЧ), содержащие генератор СВЧ, передающий и приемный волноводные тракты с антеннами, между которыми помещается материал, индикатор интенсивности колебаний, включенный в схему усилителя, питающего аттенюатор, который уравновешивает сигнал индикатора и перемещает стрелку выходного прибора.

Недостатком этих устройств является наличие сложного и громоздкого измерителя плотности, например гамма — плотномера.

Предложенное устройство для автоматического измерения влажности проще по конструкции благодаря тому, что кювета имеет постоянные геометрические размеры и снабжена преобразователем давления в электрическую величину, подключенным к одному из входов сумматора. К другому входу сумматора присоединен делитель напряжений в цепи питания уравновешивающего аттенюатора, выход сумматора нагружен на регистрирующий прибор, отградуированный в единицах влажности.

На фиг. 1 показана функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Генератор сверхвысоких частот 1, например, клистронного типа соединен прямоугольным

5 волноводом стандартного сечения с трехплечим волноводпым коммутатором 2, к двум другим плечам которого подключены опорный А и измерительный Б каналы. Выход опорного канала А, содержащего уравновеши10 вающий аттенюатор 8, например р4-и-типа соединен с одним из плеч Е (или Н) двойного волноводного моста 4. Ко второму плечу H (или Е) моста 4 подключен измерительный канал Б, состоящий из невзаимных развязы15 вающих элементов, например ферритовых вентилей 5 и 6, передающей 7 и приемной 8 антенн, между которыми помещена кювета 9 с контролируемым образцом 10. Боковые плечи моста 4 нагружены на детекторную сек20 цию 11 и согласованную нагрузку 12. Детекторная секция 11 подключена к одному из входов усилителя 18, другой вход которого соединен с источником питания 14 коммутатора 2. Выход усилителя 18 включен в цепь пи25 тания аттенюатора 8, содержащую делитель напряжений 15, который подключен к сумматору 16. Другой вход сумматора 16 соединен с преобразователем давления 17, например, электрического типа, на котором установлена

ЗО кювета 9 с образцом 10. Выход сумматора 16

364884 нагружен на регистрирующий прибор 18. Вся установка имеет один блок питания 19.

Устройство работает следующим образом.

Клистронный генератор 1 возбуждает волноводную систему на сверхвысокой частоте релаксации молекул воды, равной 22 ги. С помощью коммутатора 2 энергия СВЧ-колебаний попеременно подается в опорный А и измерительный Б каналы со звуковой частотой, например 500 ги. При подключении измерительного канала СВЧ-сигнал проходит через невзаимные развязывающие элементы 5 и б, обеспечивающие режим бегущей волны в приемном и передающем трактах, передающую 7 и приемную 8 антенны, между которыми помещается кювета 9 постоянных геометрических размеров с контролируемым образцом 10, и поступает в одно из плеч E (или Н) волноводного моста 4. В плечо Н (или Е) того же моста из опорного канала А приходит сигнал, амплитуда которого меняется аттенюатором 8. Таким образом, на детекторной секции 11 будет наводиться напряжение с частотой, в два раза превышающей частоту переключения коммутатора 2 и составляющей например 100 ги.

Этот процесс иллюстрируется временной диаграммой на фиг. 2, где представлены эпюры напряжений в опорном U,, и измерительном Uq каналах и на детекторной секции U„ в первый момент после установки кюветы 9 с образцом 10.

Напряжение с детекторной секции П подается на усилитель 13 со схемой совпадения импульсов, куда поступает также сигнал опорной звуковой частоты от источника питания 14. Выходное напряжение усилителя 18, подаваемое на аттенюатор 8, изменяется до тех пор, пока напряжения U.„и U„- не уравняются по амплитуде. При этом затухание электромагнитной волны в аттенюаторе 8 и образце 10 будет равным. 1-1апряжение, пропорциональное величине этого затухания, снимается с делителя 15 и подается на вход сумматора 1б. Другим слагаемым сумматора 1б является напряжение, снимаемое с преобразо5 вателя давлений 17. Таким образом, на вход регистрирующего прибора 18, отградуированного в единицах влажности, подается напряжение, малозависящее от плотности контролируемого материала в образце 10, поскольку

10 относительная влажность w, ослабление СВЧ энергии N и плотность образца у связаны следующим соотношением:

PB f(N) f(N)

И:

15 о где Р,— вес воды, содержащейся в образце;

P„— вес влажного образца;

V — объем образца, V=const;

j (N) — функция поглощения СВЧ-энергии

20 в материале, зависящая от количества воды в образце, его структуры.

Предмет из об ретения

25 Устройство для автоматического измерения влажности сыпучих материалов по изменению интенсивности колебаний СВЧ, содержащее генератор СВЧ, опорный и измерительный волноводные каналы, уравновешивающий

30 аттенюатор, приемную и передающую антенны, кювету для контролируемого материала, регистрирущий прибор и блок питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, кювета имеет постоянные геометри35 ческие размеры и снабжены преобразователем давления в электрическую величину, подключенным к одному из входов сумматора, другой вход которого соединен с делителем напряжений в цепи питания уравновешиваю40 щего аттешоатора, а выход нагружен на регистрирующий прибор, отградуированный в единицах влажности.

364884

Фиг 1

Составитель Л. Пирожников

Техред Л. Грачева

Редактор T. Орловская

Корректоры: Е. Сапунова и Е. Миронова

Заказ 315/7 Изд. № 89 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб,, д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2!

1! !! (!) (! !!