Главная страница  Измерения влажности 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [ 101 ] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

близких к 3 см. Датчиками служат объемные рейойа-торы различных типов, имеющие высокую добротность и полностью заполненные анализируемым газом. При этом диэлектрические параметры определяются выражениями, справедливыми для резонаторов всех типов:

где /о, Qo-резонансная частота и добротность пустого резонатора; /, Q - эти же параметры резонатора, заполненного газом.

Иногда добротность резонатора оценивают по отношению мощностей PolP, прошедших через резонатор при частотах /о и /:

QolQ={PolP)".

Как правило, измерение основано на сравнении резонансных частот двух резонаторов - измерительного, в который поступает контролируемый газ, и опорного, заполненного образцовым газом.

Измерительные схемы известных гигрометров СВЧ основаны на двух различных принципах. Объемный резонатор может служить элементом, задающим частоту колебаний генератора СВЧ; измерительная схема содержит два генератора (соответственно с измерительным и опорным резонаторами), разность частот которых измеряется, например, методом биений. В схемах второй группы в элементе сравнения сопоставляются выходные величины двух цепей с измерительным и опорным резонаторами. Обе цепи питаются от общего генератора, и их выходные величины связаны с разностью резонансных частот резонаторов.

Блок-схема гигрометра по первому принципу (рис. 9-1) содержит два клистронных генератора: А - измерительный и А - опорный, частоты которых определяются резонансными частотами объемных резонаторов Bi и В. 3 первый резонатор непрерывно поступает контролируемый воздух; второй (/о=9,4 Ггц) герметически закрыт и откачан до вакуума. Разность частот обоих генерато-



ров Af, изменяющаяся в функции показателя преломления воздуха, поступающего в Bi, преобразуется в блоке М (содержащем смеситель, усилитель, ограничитель, частотный детектор и звенья настройки) в напряжение постоянного тока, измеряемое показывающим или записывающим прибором П.

Описанная схема была в последующем усовершенствована введением цифрового выходного устройства и

/еоздух

uffx-fo

Рис. 9-1. Блок-схема гигрометра СВЧ по методу биений.

автоматической компенсации погрешностей от изменений температуры и давления.

Рефрактометр, основанный на втором из рассмотренных принципов [Л. 9-5], содержит один клистронный генератор 1 (рис. 9-2) с несущей частотой 9 100 Мгц;

О

Рис. 9-2. Блок-схема рефрактометра СВЧ.

частота генератора модулируется генератором 2 пилообразного напряжения низкой частоты (120 гц). Мощность СВЧ через аттенюатор 5 и волноводный тройник 4 поступает в два одинаковых тракта, содержащих объемные резонаторы - измерительный 5 и опорный 6. К выходу резонаторов через полупроводниковые диоды 7 присоединены усилители 8 с полосой пропускания 35- 3 000 гц, управляющие через ограничители 9 триггерной



схемой 10. Ограничители подрезают пик резонансного сигнала; импульсы первого тракта запускают триггер/О, импульсы второго - отключают его. Выходной сигнал триггера - прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, ,но переменной ширины - поступает на усилитель , к выходу которого подключен показывающий прибор (микроамперметр).

Средняя величина выходного сигнала триггера и сила тока, измеряемого показывающим прибором, пропорциональны длительности импульсов, т. е. разности частот резонаторов.

Описанный метод был применен и в ряде других гигрометров.

Гигрометры СВЧ градуируются эмпирически, причем для этой цели применялись неполярные газы (N2, Нг), у которых электрическую восприимчивость можно считать пропорциональной плотности. Из источников погрешностей СВЧ гигрометров важнейшим является температура. Для устранения температурной погрешности резонаторы иногда термостатируют; можно также изготовлять оба резонатора в виде двух полостей в одном блоке металла. Лучшим материалом для изготовления резонаторов является инвар или аналогичные сплавы. Для устранения ошибок, связанных с колебаниями атмосферного давления, в некоторых рефрактометрах резонаторы заключены в металлические полые камеры, внутреннее пространство которых эвакуировано.

Метрологические качества СВЧ гигрометров - точность и чувствительность - в значительной степени определяются их устойчивостью. Недостатком приборов по схеме с модуляцией частоты является дрейф нуля. Долговременный дрейф обусловлен главным образом непостоянством характеристик клистронов; его причинами могут быть также температурные погрешности, изменения е образцового газа, изменения амплитуды модулирующего напряжения и т. д.

Для повышения устойчивости и точности рефрактометра можно применить нулевой компенсационный метод с использованием в качестве уравновешивающего органа резонатора, снабженного подстроечным механизмом с поршнем или штырьком, изменяющими рабочий объем резонатора.

При тщательном изготовлении рефрактометров со всеми перечисленными предосторожностями были до-




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [ 101 ] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

0.0326