Устройство для измерения влажности сыпучих материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ц 42

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 12.12.72 (21) 1855540 26-9 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 04.10.74 (51) М. Кл. G Оlп 27/26

G Оlп 23/14

G Оlп 23/24

Гасударственный комитет

Совета 1йиннотроа СССР оо делам иэооретений и открытий (53) УДК 621.317(088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Е. Г. Коновалов, В. А. Воробьев, К. К. Бубен и В. А. Конев

Центральное конструкторское бюро с опытным производством

АН Белорусской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛА)КНОСТИ

СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Известно устройство для измерения влажности сыпучих материалов по изменению интенсивности колебаний СВЧ, содержащее генератор СВЧ, волноводную часть, передающую и приемную антенны, между которыми расположена кювета с исследуемым материалом, и индикатор колебаний, включенный в схему фазочувствительного усилителя, питающего электродвигатель, уравнивающий сигнал индикатора и перемещающий стрелку выходного прибора.

Цель изобретения — автоматизация процесса измерения и повышение точности.

Предлагаемое устройство отличается тем, что кювета, наполняемая исследуемым материалом, выполненная с постоянным поперечным сечением по высоте, установлена между приемной и передающей антеннами па сигнализатор веса так, что поперечнос сечение ее расположено нормально к направлению распространения электромагнитных волн.

Сигнализатор веса соединен с системой наполнения кюветы материалом, а волноводная часть содержит направленный элемент, например направленный ответвитель, соединенный с детекторной секцией, нагруженной на сумматор.

На чертеже изображена функциональная схема установки для автоматического измерения влажности сыпучих материалов.

Генератор СВЧ 1, например клистронный, через невзаимный элемент, например ферритовый вентиль 2. соединен с двухканальной волноводной системой, которая в местах разветвления и схождения снабжена синхронными и синфазными волноводными переключателями 3 и 4, например ферритовыми. Один из каналов волноводной системы содержит направленный элемент, например направленный ответвитель 5, передающий 6 и приемный

7 рупоры, между которыми помещена измерительная кювета 8 с исследуемым материалом, и невзаимный элемент. например ферритовый вентиль 9.

15 Другой канал волноводпой системы содержит плавно управляемый аттенюатор 10, например поляризационньш.

Измерительная кювета установлена на сигнализатор веса 11, например тснзометриче20 ский, который сосдинен с затвором 12, например шибсрным, и управляет ключом 13.

Оканчивается волноводная система детекторной секцией,-1, связанной с управляемым ключом. Ключ связан с усилителем 15, к

25 другому входу которого подсоединен блок питания 16, соединенный с волноводными переключателями 3 и 4. Выход усилителя 15 соединен с аттенюатором 10 и через потенциометр 17 — с сумматором 18. Второй вход

ЗО сумматора связан с детекторной сскцией 19, 423О2 подключенной к направленному ответвитслю 5. Выход сумматора 18 нагружен ня индикатор 20. Вся установка подключена к общему источнику питания 21.

Для пояснения принципа работы устройства необходимо рассмотреть поведение плоскопараллельного слоя влажного сыпучего диэлектрического материала в поле нормально падающей сверхвысокочастотной электромагнитной волны.

Энергия падающей электромагнитной волны распределяется следующим образом:

Р, Р,+Р,+Р,+Р„ где Р1, Р, Р:„и Р,, — соответственно мощность отраженной, рассеянной, поглощенной и. прошедшей волн.

Процесс отражения электромагнитного излучения от материала характеризуется его влажностью и плотностью а, т. е.

Р, = f,(W,х).

Потеря энергии на рассеяние Р,=-О при выполнении критерия Рэлея о

a(—

8 где а — размер гранул контролируемого материала;

1. — — длина волны.

На сверхвысоких частотах этот критерий выполним для большинства порошковых сыпучих материалов.

Поглощение электромагнитной энергии материалом, связанное, как известно, с разогревом частиц воды, определяется количеством влаги на пути распространения волны: где Q,— вес воды в образце.

Q при постоянном объеме зависит от 1F и o.. Таким образом

Р, — Р, = F (,W, ((), что ведет к существенному влиянию плотности материала на точность измерения его влажности методом СВЧ.

Ом где Q, вес влажного материала.

Если вес влажного материала Я„принять постоянным, то W можно определить, зная

Q„FI P>=Pit — Pi — Р„. При постоянной Q„ а стало быть и Р, Р,— Р, также неизменно.

Таким образом, измеряя Р, и P„- при постоянном Q„, можно контролировать влажность сыпучего материала независимо от его плотности.

При этом iiлотность материала на любом горизонтальном сечении кюветы доa>I(tta быть пос! Оянной. Дос и 1ь этого можно, нипри мер, с помощью вибратора.

Устройство работает следующим образом.

Вся сверхвысокочастотная энергия, вырабатываемая генератором 1, через невзаимный элемент 2 с помощью волноводного переключателя 3 подается поочередно в оба канала

10 двухканальной волноводной системы со звуковой частотой, например, 500 гц. В измерительной ветви электромагнитная энергия СВЧ, пройдя направленный ответвитель 5, излучается передающим рупором б и проходит изме15 рительную кювету 8 с материалом постоянного веса. Часть энергии поглощается соответственно влажности B кювете с ве1цеством, 1яс1ь отражается, оставшаяся частb попадает в приемный рупор 7 и дальше на детекторную

20 секцию 14. Сюда же поступает сигнал через переменный аттешоатор 10 из опорной ветви при соответствующем положении переключателей 3. Наведенное на детекторной секции напряжение через реле сигнализатора веса

2Б 11, которое замыкает измерительную вс Hb при наполнении кюветы до определенного веса, подается на вход фазочувствительного усилителя 15. На другой вход усилителя подается опорное напряжение от блока питания 16 переключателей.

Сигнал, полученный на выходе усилителя от сравнивания двух входных сигналов, подается через потенциометр 17 на измерительный аттенюатор, который изменяет затухание

8 до тех пор, пока СВЧ вЂ” сигналы измерительной и опорной ветвей нс уравняются.

Сигнал СВЧ, отраженный от поверхности

Образца, поступает через направленный ответвитель на сумматор. Сюда и(е поступает с

40 выхода усилителя сигнал, соответствующий весу воды в материале. В сумматоре выделяется сигнал, соответствующий истинной влажности. Этот сигнал подается на индикатор 20, отградуированный в единицах вла>к45 ности.

Предмет изобретения

Устройство для измерения влажности сыпучих 11атериалов, содержащее генератор СВЧ, волноводньш тракт, передающую и приемную антенны с расположенной между ними кюветой и индикатор с фазочувствительным усилителем, отличающееся тем, что, с целью автоматизации измерения и повышения точности, кювета установлена на сигнализатор веса, соединенный с системой наполнения кюветы.

423027

Составптеть Т. Лебедева

Текред Л. Богданова

Редактор Б. Федотов

Корректор М. Лейзерм;и

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2874/1 Изд. Ме 739

Ц -1ИИПИ Государственного когаитста Совета Министров СССР по делам пзобретепий н открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4,5