SU364884A1 - I SUN ^ USED DEVICE FOR AUTOMATIC MEASUREMENT) PITENGU-TEKhIYHgSR - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к измерительной технике.This invention relates to a measurement technique.

Известны устройства дл  измерени  влажности сыпучих материалов по изменению интенсивности колебаний сверхвысоких частот (СВЧ), содержавшие генератор СВЧ, передающий н приемный волноводные тракты с антеннами , между которыми помещаетс  материал, индикатор интенсивности колебаний, включенный в схему усилител , питающего аттенюатор , который уравновещивает сигнал индикатора и перемещает стрелку выходного прибора .Devices are known for measuring the moisture content of bulk materials by varying the intensity of microwave oscillations, which contain a microwave generator, transmitting and receiving waveguide paths with antennas between which the material is placed, an oscillation intensity indicator included in an amplifier circuit that supplies an attenuator that balances the indicator signal and moves the arrow output device.

Недостатком этих устройств  вл етс  наличие сложного и громоздкого измерител  плотности , например гамма-плотномера.The disadvantage of these devices is the presence of a complex and cumbersome density meter, such as a gamma density meter.

Предложенное устройство дл  автоматического измерени  влажности проще по конструкции благодар  тому, что кювета имеет посто нные геометрические размеры и снабжена преобразователем давлени  в электрическую величину, подключенным к одному из входов сумматора. К другому входу сумматора присоединен делитель напр жений в цепи питани  уравновешивающего аттенюатора, выход сумматора нагружен на регистрирующий прибор , отградуированный в единицах влажности .The proposed device for automatic measurement of moisture is simpler in design due to the fact that the cuvette has constant geometrical dimensions and is equipped with a pressure-to-voltage transducer connected to one of the inputs of the adder. A voltage divider in the supply circuit of the balancing attenuator is connected to another adder input, the output of the adder is loaded onto a recording device calibrated in units of humidity.

На фиг. 1 показана функциональна  схемаFIG. 1 shows a functional diagram

предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.the proposed device; in fig. 2 - time diagrams.

Генератор сверхвысоких частот 1, нанример, клистронного типа соединен пр моугольным волноводом стандартного сечени  с трехплечим волноБодным коммутатором 2, к двум другим плечам которого подключены опорный Л и измерительный Б каналы. Выход опорного канала Л, содержащего уравновещивающий аттенюатор 3, например р-/-л-типа соединен с одним из плеч Е (или Н) двойного волноводного моста 4. Ко второму плечу Н (или Е) моста 4 подключен измерительный канал Б, состо щий из невзаимных разв зывающих элементов, например ферритовых вентилей 5 к 6, передающей 7 и приемной 8 антенн, между которыми помещена кювета 9 с контролируемым образцом 10. Боковые плечи моста 4 нагружены на детекторную секцию 11 и согласованную нагрузку 12. Детекторна  секци  П подключена к одному из входов усилител  13, другой вход которого соединен с источником питани  14 коммутатора 2. Выход усилител  13 включен в цепь питани  аттенюатора 3, содержащую делитель напр л ений 15, который подключен к сумматору 16. Другой вход сумматора 16 соединен с преобразователем давлени  17, например, электрического типа, на котором установленаA microwave generator of the klystron type 1 is connected by a rectangular waveguide of a standard cross section with a triple arm wave switch 2, the reference A and measuring B channels are connected to the other two arms. The output of the reference channel L containing a balancing attenuator 3, for example, a p - / - l-type is connected to one of the arms E (or H) of a double waveguide bridge 4. A measuring channel B is connected to the second arm H (or E) of bridge 4 from nonreciprocal isolating elements, for example, 5 to 6 ferrite valves, transmitting 7 and receiving 8 antennas, between which is placed a cuvette 9 with a controlled sample 10. The lateral shoulders of the bridge 4 are loaded on the detector section 11 and the matched load 12. from the inputs of the amplifier 13, dr The second input of which is connected to the power supply 14 of switch 2. The output of amplifier 13 is connected to the power supply circuit of attenuator 3, containing a voltage divider 15, which is connected to the adder 16. Another input of the adder 16 is connected to a pressure converter 17, for example, of electrical type, which is installed

кювета 9 с образцом 10. Выход сумматора 16a ditch 9 with a sample 10. The output of the adder 16

нагружен на регистрирующий прибор 18. Вс  установка имеет один блок питани  19.loaded on the registering device 18. The installation has one power unit 19.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Клистронный генератор 1 возбуждает волноводную систему на сверхвысокой частоте релаксации молекул воды, равной 22 гц. С помощью коммутатора 2 энерги  СВЧ-колебаний попеременно подаетс  в опорный А и измерительный Б каналы со звуковой частотой , например 500 гц. При подключении измерительного канала СВЧ-сигнал проходит через невзаимные разв зывающие элементы 5 и 6, обеспечивающие режим бегущей волны в приемном и передающем трактах, передающую 7 и приемную 8 антенны, между кото)ыми помещаетс  кювета 9 посто нных геометрических размеров с контролируемым образцом 10, и поступает в одно из плеч Е (или Н) волноводного моста 4. В плечо Н (или Е) того же моста из опорного канала А приходит сигнал, амплитуда которого мен етс  аттенюатором 3. Таким образом, на детекторной секции 11 будет наводитьс  напр жение с частотой , в два раза превыщающей частоту переключени  коммутатора 2 и составл ющей например 100 гц.The klystron generator 1 excites a waveguide system at an ultrahigh frequency of relaxation of water molecules equal to 22 Hz. Using switch 2, the microwave energy is alternately supplied to the reference A and measuring B channels with an audio frequency of, for example, 500 Hz. When a measuring channel is connected, the microwave signal passes through nonreciprocal isolating elements 5 and 6, which provide traveling wave mode in the receiving and transmitting paths, transmitting 7 and receiving 8 antennas, between which 9 constant geometric dimensions with a test sample 10 are placed, and enters one of the arms E (or H) of the waveguide bridge 4. A signal is received from arm H (or E) of the same bridge from the reference channel A, the amplitude of which is changed by an attenuator 3. Thus, a voltage is applied to the detector section 11 with a frequency twice the switching frequency of switch 2 and a component of, for example, 100 Hz.

Этот процесс иллюстрируетс  временной диаграммой на фиг. 2, где представлены эпюры напр жений в опорном /а и измерительном f/б каналах и на детекторной секции в первый момент после установки кюветы 9 с образцом 10.This process is illustrated by a timing diagram in FIG. 2, where voltage plots are shown in the reference / a and measuring f / b channels and on the detector section at the first moment after installing the cell 9 with sample 10.

Напр жение с детекторной секции 11 подаетс  на усилитель 13 со схемой совпадени  импульсов, куда постунает также сигнал опорной звуковой частоты от источника питани  14. ВыхЬдное напр жение усилител  13, подаваемое на аттенюатор 3, измен етс  до тех пор, пока напр жени  f7a и И не уравн ютс  по амплитуде. При этом затухание электромагнитной волны в аттенюаторе 3 и образце 10 будет равным. Напр жение, пропорциональное величине этого затухани , снимаетс  с делител  15 и подаетс  на вход сумматора 16. Другим слагаемым сумматора 16  вл етс  напр жение, снимаемое с преобразовател  давлений 17. Таким образом, на вход регистрирующего нрибора 18, отградуированного в единицах влажности, подаетс  напр жение , малозавис щее от плотности контролируемого материала в образце 10, посколькуThe voltage from the detector section 11 is supplied to the amplifier 13 with a pulse matching circuit, where the audio reference signal from the power source 14 also arrives. The output voltage of the amplifier 13 applied to the attenuator 3 changes as long as the voltages f7a and I do not equal in amplitude. In this case, the attenuation of the electromagnetic wave in the attenuator 3 and the sample 10 will be equal. The voltage proportional to the magnitude of this attenuation is removed from the divider 15 and fed to the input of the adder 16. Another component of the adder 16 is the voltage removed from the pressure converter 17. Thus, the input to the input of the recording unit 18, calibrated in units of humidity, is applied low dependence on the density of the controlled material in sample 10, since

относительна  влажность w, ослабление СВЧ энергии Л и плотность образца у св заны следующим соотнощением:the relative humidity w, the weakening of the microwave energy L and the density of the sample y are related by the following relationship:

Р f(N) f(N)P f (N) f (N)

W -- W -

РОRo

р.R.

iViV

где РВ - вес воды, содержащейс  в образце; РО - вес влажного образца;where PB is the weight of water contained in the sample; PO is the weight of the wet sample;

V - объем образца, l/ const; f(N)-функци  поглощени  СВЧ-энергии в материале, завис ща  от количества воды в образце, его структуры.V is the sample volume, l / const; The f (N) absorption function of the microwave energy in the material, depending on the amount of water in the sample, its structure.

Нредмет изобретени Nredmet of the invention

Устройство дл  автоматического измерени  влажности сыпучих материалов по изменению интенсивности колебаний СВЧ, содержащее генератор СВЧ, опорный и измерительный волноводные каналы, уравновещивающийA device for automatically measuring the moisture content of bulk materials by changing the intensity of microwave oscillations, comprising a microwave generator, reference and measuring waveguide channels, balancing

аттенюатор, приемную и передающую антенны , кювету дл  контролируемого материала, регистрирущий прибор и блок питани , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  конструкции , кювета имеет посто нные геометрические размеры и снабжены преобразователем давлени  в электрическую величину, подключенным к одному из входов сумматора, другой вход которого соединен с делителем напр жений в цепи питани  уравновешивающего аттенюатора, а выход нагружен на регистрирующий прибор, отградуированный в единицах влажности.an attenuator, receiving and transmitting antennas, a cuvette for the monitored material, a recording device and a power supply unit, characterized in that, in order to simplify the design, the cuvette has a constant geometrical dimensions and is equipped with a pressure-to-electrical pressure transducer, connected the input of which is connected to a voltage divider in the power supply circuit of a balancing attenuator, and the output is loaded on a recording device calibrated in units of humidity.

UBUb