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]

где Ро и Р - мощности падающего и прошедшего излучения.

Величины А1ф и А практически измеряют относительно воздуха, т. е. относительно значений, соответствующих отсутствию материала между антеннами.

Примем теперь упрощающее допущение об однородности исследуемого материала, определяющей независимость от координаты I вещественной и мнимой составляющих е и ё" его комплексной диэлектрической проницаемости. В этих условиях выражения (4-6) и (4-7) принимают вид:

m=ia£ (4-9)

Используем известные соотношения между коэффициентом затухания, фазовой постоянной и параметрами среды: е; tg6 = e7e и магнитной проницаемостью цг:

«=т-/(>Й=-1): (4-И)

Р = (l+Vl+trS). (4-12)

Учитывая, что Л = lOlg[ехр(aL)], получаем:

/(l + Kl+trS)-Ф (4-13) А = 19,30 Ц- У e[x(j/l+tg=s"), дб. (4-14)

Формулы (4-13) и (4-14) описывают связь между выходными величинами преобразователя влагомера и электрическими параметрами материала. Из-за допущений, принятых при их выводе, они являются приближенными и не могут использоваться, например, для градуировки влагомеров. В то же время они показывают, что результат измерения влагомером ОВЧ (как по затуханию, так и по фазовому сдвигу) зависит не только от е, но и от 4" материала; пренебречь влиянием потерь можно лишь при условии tg2 6<l-

Рассмотрим теперь типовые схемы и устройство влагомеров данной категории. Лабораторный влагомер



(рис. 4-12) состоит из блоков передатчика и приемника и представляет собой устройство для измерения иа фиксированной частоте затухания, вносимого.в волноводный тракт образцом материала, который вводится в пространство между передающей и приемной рупорными антеннами. Измерение выполняется по методам прямого преобразования (отсчет по шкале показывающего прибора) или замещения (отсчет по шкале измерительного аттенюатора).

В качестве источника излучения используются чаще всего генераторы с отражательными клистронами малой

Рис. 4-12 Блок-схема неавтоматического влагомера СВЧ на принципе ослабления.

1 - генератор СВЧ; 2 - модулятор; 3 - блок питания; 4 - развязывающие аттенюаторы; 5 - антенны; 6--измерительный аттенюатор; 7 - согласованная нагрузка; S-.детектор; S - узкополюсный усилитель; /О - стрелочный прибор.

мощности (20-60 мет). В последнее время находят применение также полупроводниковые генераторы, которые (при условии достаточной устойчивости) обладают некоторыми преимуществами, в частности более низким напряжением питания.

Развязывающие аттенюаторы уменьшают влияние на генфатор сигнала, отраженного от объекта измерения (иногда для этого применяют ферритовые вентили). Кроме того, они используются для регулировки приемного устройства, например, для настройки нуля по принятому эталону -(незаполненная кювета, образец материала абсолютно сухой или с постоянной влажностью и т. д.). В приемнике можно использовать усилители постоянного тока или супергетеродинные приемные устройства. Последние, осуществляя усиление на промежуточной частоте, усложняют схему влагомера (введение второго гете-



родиниого генератора ОВЧ). Их применение оправдано лишь в тех случаях, когда необходимо предельное повышение чувствительности приемника. Наиболее распространенным является использование модуляции колебаний СВЧ низкой частотой (от 50 гц до нескольких килогерц) ; обычно применяется модуляция импульсами типа меандр. При этом в приемном устройстве используется узкополосный усилитель низкой частоты, имеющий большой коэффициент усиления.

Пределы из.мерения зависят от мощности генератора, чувствительности приемного устройства и индикатора; в большинстве случаев они не превышают 40-50 дб.

Достоинством рассмотренной схемы является ее простота; как показывает анализ систематической погрешности измерения {Л. В-4], точность измерения можно повысить, применяя уравновешивающее преобразование с обратной связью.

Автоматические влагомеры строят чаще всего по двухканальным схемам сравнения с опорной вол-новодной ветвью или с использованием опорного электрического сигнала. В первом варианте[Л. 4-20] колебания СВЧ поступают к делителю энергии (волноводный Тройник) и разветвляются по двум трактам-измерительному с передающей и приемной антеннами и исследуемым материалом и опорному, содержащему эталон влажности, которым может служить аттенюатор, настроенный на определенное значение влажности.

Во втором варианте опорный сигнал получают детектированием части падающей энергии СВЧ. В обоих вариантах можно обойтись одним детектором при наличии переключающего устройства, которое, однако, усложняет схему и используется в промышленных влагомерах сравнительно редко. Выходной сигнал (разность измерительного и опорного сигналов) поступает на вход следящей системы, управляющей уравновешивающим аттенюатором, с дотсрым связан индикатор влагомера.

Указанные принципы применялись в различных модификациях влагомеров СВЧ, в частности в автоматическом влагомере, при проектировании которого были осуществлены некоторые элементы оптимизации [Л.. 4-21]. Измерительное устройство выполнено по двухканальной схеме с обратной связью и идентичной модуляцией в обоих каналах. На ее выходе получают унифицированный выходной сигнал (О-10 ма постоянного тока), позволяю-




[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]

0.0291