Дата опубликования описания 300379 (SS) УДК 621 ° 317° 39 ° 533 ° 276 (088. 8) t0. A. Скрипник, A.È. Лавриненко, P .T.Ôðàí ко, A.A. Потапов, П. B . .Войт еховский и О.Н . Минов (72) Автори изобретения

pI) 3 Е Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (5 4 ) СВЕ P ХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ P ЕЭОНАНСНЫЙ ВЛАГОМЕР

Изобретение относится к влагометрии и может быть использовано для контроля влажности различных мат ери алов, например тканей, бумажного по-,; лотна, натуральных и искусственных кож, пленок и т.п.

Известен сверхвысокочастотный (СВЧ) влагомер с объемными резонаторами для контроля влажности, в которых параметры открытого СВЧ-резонатора изменяются за счет емкости и диэлектрических потерь, вносимых влажным материалом (1) .

Однако в известном влагомере сигнал, снимаемый с СВЧ-резонатора изменяется не только от значения влажности контролируемого материала, но и зависит от неконтролируемых изменений параметров возбуждающих колебаний (мощности, частоты), что вызывает большие погрешности измерения.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является

СВЧ резонансный влагомер, содержащий последовательно соединенные генератор, управляемый аттенюатор, резонаторный датчик, механически соединенный с возвратно-поступательным механизмом, детектор, усилитель и пиковый детектор, индикатор (21.

В данном резонаторе выходной сигнал влагомера зависит от неконтролируемых в условиях производства колебаний мощности возбуждающих СВЧ колебаний, температуры и других изменений чувствительности СВЧ детектора и звеньев низкочастотного тракта.

Цель изобретения вЂ” автоматизация процесса измерений при повышении точности.

Для этого в сверхвысокочастотный резонансный влагомер, содержащий последовательно соединенные генератор, управляемый аттенюатор, реэонаторный датчик, механически соединенный с возвратно-поступательным механизмом, детектор, усилитель и пиковый детектор, индикатор, введены последовательно соединенные детектор средних значений, первый дифференциальный уонлитель, источник стабилизированного напряжения, а также второй дифференциальный усилитель и делитель напряжения, причем входы второго дифференциального усилителя соединены с выходами детектора средних значений и делителя напряжения, вход которого соединен с выходом пикового детектора, к входу которого подключен вход детектора средних значений, при

654886 этом выход первого дифференциальногс

1. усилителя соединен с вторым входом управляемого аттенюатора, а выход второго дифференциального усилителя соединен с индикатором.

На чертеже изображена структурная электрическая схема предложенного влаго кера.

Влагомер содержит генератор 1, управляемый аттенюатор 2; резонаторный датчик 3, контролируемый материал 4, возвратно-поступательный механизм 5, 10 детектор б, усилитель 7, пиковый де тектор 8, детектор 9 средних значе- ний, дифференциальные усилители 10 и

11, .источник 12 стабилизированного напряжения, делитель 13 напряжения и )5 индикатор 14.

Влагомер работает следующим образом.

Сигнал от генератора 1 через управляемый аттенюатор 2, например щ р- a вЂ” n-axieamarop, возбуждает резонаторный датчик 3. Частота генератора 1 устанавливается таким образом, что она находится между резонансной частотой резонаторного датчика 3 с плотно прижатым контролируемым материалом 4 и резонансной частотой при максимальном удалении этого материа.ла. При перемещении резонаторного датчика 3 с помощью возвратно-посту.пательного механизма 5 дваждь в пределах периода механического качания наступает резонанс. Поэтому огибаю-> щая сигнала, поступающего с детектора б, имеет вкд сдвоенных узких импульсов, возникающих в моменты резонанса.

Амплитуда импульсов на выходе детектора б определяется добротностью сухого резонатора Q с учетом потерь, вносимых влажным материалом, 40 мощностью возбуждающих колебаний Р и чувствительностью детектора 8

"юкио= "о р< + tQ) «)

Ф I где Кц вЂ” коэффициент передачи аттеню- 45атора 2; вЂ” коэффициент, учитывающий вносимые потери, пройорциональные влажности. материала 4 (g 1).,,Усилитель 7 усиливает выходное напряжение детектора 6 до значения, необходимого для работы пикового детектора 8 на линейном участке характеристики, Поэтому его выходное на тряженке равно

K>9P(3+ )() КУ K> (2)

У4 A I где К - коэффициент усиления усилителя (;

К „- коэффициент передачи пикового детектора 8.

Напряжение на выходе детектора 9 средних значений (Чс ) при узких им,ср пульсах, возникающих в момент резонанса, мало зависит от эквивалентной добротности резонатора g Q и определяется в основном мощностью возбуждающих колебаний и параметрами преобразовательного тракта

У Р= К „РВК К, (37 г где K - коэффициент передачи детекуг тора средних значений 9, Выходное напряжение пикового детектора 8 ослабляется делителем 13 напряжения и сравнивается с помощью дифференциального усилителя 10 с выходным напряжением детектора 9 средних значений. Выходное напряжение, регистрируемое индикатором 14, пропорционально разности сравниваемых напряжений

no (1+) О)К, где К .„- коэффициент деления делителя 13 йапряжения;

К вЂ” коэффициент усиления диффеУг ренциального усилителя 10.

Для нормальной влажности материала (, устанавливается такой коэффициент деления КАе„, чтобы выходное напряжение отсутствовало, т.е. (Stlal K

=К . (5)

" *ел

При этом условии стабильность нуля влагомера, как следует из выражения (4), не зависит ст нестабильности мощности СВЧ-колебаний Р, чувствительности СВЧ-детектора S u коэффициентов усилителя КУ и КУ

Уг

Отклонение влажности Материала от нормы g P g вызывает появление разо ностного напряжения, которое регистрируется индикатором 14.

Напряжение источника 12 выбирается равным выходному напряжению детектора 9 средних значений при номинальном значении мощности Р генератора 1 и номинальных значениях чувствительности детектора S коэффициента усиления КУ

У1

"о "ср=k< SPK„K I, (e)

У1 9г

При отклонении мощности генератора 1 от номинального значения или изменении параметров детектора б, усилителя 7 к т.п. нарушается равенство (6), что приводит к появлению усиленного напряжения на выходе дифференциального усилителя 11, которое восстанавливает (с погрешностью статизма замкнутой системы регулирования) первоначальное равенство. Исходя из соотношения (6) коэффициент передачи управляемого аттенюатора 2 автоматически поддерживается равным о

"о spK к (1

У1 92

С учетом значения коэффициентов передачи аттенюатора 2 разностное вы654886

Формула изобретения

Составитель Е. Поги блов

Редактор К. Щадилона Тех ед К. Гаврон Корректор М.Ряшко

Заказ 2290/7 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 москва м-35 Рауискаа наа. д. 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходное напряжение дифференциального усилителя 10 равно где П = „+дЦ; аП вЂ” определяется отклонением влажности материала от норМы а

Таким образом, показания резонансного влагомера не зависят как от неконтролируемых изменений зазора между датчиком и материалом, так и от нестабильности мощности СВЧ-колебаний P чувствительности СВЧ-детектора S, коэффициента усиления основного усилителя К

Введение новых элементов и связей выгодно отличает предлагаемый резонансный влагомер от известного, так ,«ак исключаются погрешности, обусловленные влиянием нестабильности мощности возбуждающих колебаний и параметров преобразовательного тракта.

В результате будет повышена точность измерения отклонений влажности материалов от нормы в непрерывном технологическом процессе. Изменение полярности выходного напряжения при разных знаках отклонения влажности от нормы позволяет испольэовать предла- 30 гаемое устройство в качестве датчика влажности для систем автоматического регулирования влажности.

Сверхвысокочастотный резонансный влагомер, содержащий последовательно соединенные генератор, управляемый аттенюатор, резонаторный датчик, механически соединенный с воэвратнопоступательным механизмом, детектор, усилитель и пиковый детектор, индикатор, отличающийся тем, что, с целью автоматизации процесса измерений при повышении точности, в него введены последовательно соединенные детектор средних значений, первый дифференциальный усилитель, источник стабилизированного напряжения, а также второй дифференциальный усилитель и делитель напряжения, причем входы второго дифференциального усилителя соединены с выходами детектора средних значений и делите..я напряжения, вход которого соединен с выходом пикового детектора, к входу которого подключен вход детектора средних значений, при этом выход первого дифференциального усилителя соединен с вторым входом управляемого аттенюатора, а выход второго дифференциального усилителя соединен с индикатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бенэарь В. К. Техника СВЧ влагометрии. Минск, 1974, с. 70.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 437466, кл. G 01 N 27/22, 1974.

Сверхвысокочастотный резонансный влагомер

Радиоспектрометр // 652477

Сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей // 646235

Способ неразрушающего контроля механической анизотропии диэлектрических материалов // 623145

Устройство для автоматического измерения влажности материалов // 620878

Способ определения плотности грунта // 620877

Автоматический сверхвысокочастотный влагомер газа // 607133

Способ измерения влагосодержания товарной нефти // 605156

Способ определения морозостойкости строительной керамики // 602837

Способ ядерного изотопного анализа материалов // 602835

Рентгеновский рефлектометр // 2104481

Изобретение относится к области медицины, а именно к гемостазиологическим аспектам акушерства и гинекологии, и может быть использовано врачами других специальностей

Устройство автоматического контроля содержания полезного компонента в минеральном сырье // 2109275

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в горнодобывающей и горноперерабатывающей отрасли народного хозяйства для контроля содержания полезного компонента в горных выработках, массивах, дробленой и измельченной горной массе, преимущественно для руд с неравномерно распределенным полезным компонентом и сложной структурно-текстурной характеристикой

Способ томографического контроля // 2120122

Изобретение относится к области радиационной техники, в частности к способам поперечной компьютерной томографии

Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов и способ определения параметров периодических процессов // 2120618

Изобретение относится к радиационной технике и может использоваться для контроля внутренней структуры объектов при их просвечивании проникающим, в частности рентгеновским, излучением и получении радиационного изображения на основе сформированных при детектировании электрических сигналов

Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов и способ определения параметров периодических процессов // 2120619

Изобретение относится к области радиационной техники и может использоваться для контроля внутренней структуры объектов при их просвечивании проникающим, в частности рентгеновским, излучением и получении радиационного изображения на основе сформированных при детектировании электрических сигналов

Способ текстурного анализа металлов и сплавов // 2122200

Способ определения заданного класса по крупности в кусковом материале, перемещаемом в технологическом потоке // 2125257

Изобретение относится к исследованию или анализу материалов с помощью отраженного рентгеновского или гамма-излучения и может быть использовано для автоматического контроля гранулометрических характеристик перемещаемого в технологическом потоке кускового материала

Способ определения геофизических структур объектов, образуемых полями микролептонов, и устройство для его реализации // 2138036

Изобретение относится к области физики взаимодействия тонких энергий, в частности может быть использовано в геологии для поиска месторождений полезных ископаемых

Способ и устройство для исследования физических свойств поверхностного слоя материала // 2138797

Способ контроля коррозии внутренней поверхности резервуара // 2139523