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]

щий использовать влагомер не только в виде автономного устройства, но и в сочетании с Государственной системой приборов и средств автоматизации (ГСП). В качестве уравновешивающего органа использованы полупроводниковые аттенюаторы, построенные иа коммутационных кремниевых диодах с п-1-/7-1-п-структурой. У таких аттенюаторов можно плавно изменять затухание в определенных пределах путем изменения силы тока управления, которая служит выходным сигналом влагомера. Их преимуществами по сравнению с обычно применяемыми в влагомерах СВЧ аттенюаторами электромеханического типа являются высокая надежность вследствие отсутствия подвижных и изнашиваемых частей, .высокое быстродействие (от 1 нсек до 50 мксек)-, большой срок службы, меньшие размеры, масса и стоимость.

Выбор рабочей частоты (Л,=3,2 см) Представляет собой компромиссное решение. Переход к более коротким волнам повышает чувствительность влагомера; однако при этом уменьшается площадь исследуемого образца и, следовательно, его представительность, увеличиваются сложность и стоимость аппаратуры. Использование более длинных волн ухудшает метрологические свойства влагомера (чувствительность, погрешность от изменений состава материала), увеличивает массу и габариты прибора.

Блок-.схема влагомера приведена на рис. 4-13. Колебания СВЧ поступают от клистрониого генератора / через ферритовые вентили 2, 5 в передающую рупорную антенну-5?. После прохождения через объект измерения 5 и через антенну 6 они поступают в приемный волноводный тракт, содержащий уравновешивающий полупроводниковый аттенюатор 7 и детекторную секцию 8 для измерения прошедшей мощности. Опорный тракт содержит направленный ответвитель5, ферритовый вентиль/О, подстроечный полупроводниковый аттенюатор и детекторную секцию 12. Измерительный и опорный сигналы подаются на вход дифференциального усилителя 13, выходной ток которого управляет аттенюатором 7. Цепь управления содержит выходное устройство 14, дающее унифицированный сигнал 15. На входы 16 поступают сигналы измерительных преобразователей параметров материала (температура, плотность), используемые для автоматической компенсации погрешностей от изменения этих параметров.



Автоматические влагомеры можно использовать для разнообразных твердых и жидких материалов, создавая непрерывный поток материала или периодически вводя его образцы в пространство между антеннами. Для этого применяются вспомогательные механические устройства, задачей которых является только фиксация положения материала относительно антенны (например, в случае контроля непрерывных движущихся лент листовых материалов) или, кроме того, стабилизация плот-


Рис. 4-13. Блок-схема автоматического влагомера СВЧ.

ности материала (сыпучие и другие дисперсные твердые материалы). Эти устройства не являются датчиками; отсутствие у них электродов существенно повышает надежность влагомеров СВЧ по сравнению с электровлагомерами других типов. При их разработке используются те же конструктивные принципы, что у вспомогательных устройств датчиков электровлагомеров (гл. 3).

Значительно меньшее при.менение нашли влагомеры на принципе измерения фазового сдвига Дф проходящей волны в свободном пространстве. Из многочисленных известных методов измерения Дф на СВЧ практически используются лишь наиболее простые - мостовые. Сигнал СВЧ, модулированный низкой частотой, разветвляется в два канала - измерительный, в котором радиоволна проходит через исследуемый материал, и опорный, содержащий калиброванный фазовращатель, позволяющий изменять фазу сигнала.



Выходные сигналы смешийайтся в смесителе -(волноводный тройник, направленный, ответвитель и т. п.). Детектированный сигнал низкой частоты измеряется с помощью усилителя и индикатора.

С помощью фазовращателя определяют сдвиг фазы, необходимый для синфазирования сигналов в обоих каналах; кроме того, обычно имеется возможность определения (по методу замещения) затухания в объекте измерения при помощи переменного измерительного аттенюатора. Установка такого типа была применена для исследования характеристик фазового метода [Л. 4-22]. На аналогичном принципе основан СВЧ влагомер промышленного типа для раздельного измерения затухания и фазового сдвига на частоте 9,4 Ггц, разработанный и выпускаемый предприятием UNIPAN (ПНР) [Л. 4-23]. В схеме этого прибора сигнал, модулированный частотой 1 кгц, поступает только в ветвь, содержащую исследуемый материал, а ветвь с фазовращателем возбуждается непрерывным сигналом СВЧ.

Были предложены различные схемы автоматических фазовых влагомеров с использованием проходящей волны. В схеме с фазовым компаратором с двумя двойными тройниками и четырьмя детекторами [Л. 2-8] получают выходное.напряжение, пропорциональное разности фаз измерительного и опорного каналов, без необходимости применения фазовращателя.

Компенсационная схема с двойным Т-образным мостом и уравновешивающим фазовращателем для измерения фазового сдвига на двух различных частотах предложена в [Л. 4-24].

Некоторые исследователи рассматривают фазовый сдвиг при измерениях влажности как источник искажения полезного (амплитудного) сигнала и принимают меры для подавления этой помехи. Такой подход был проявлен, например, при исследовании влажности древесины на волне 3,4 см [Л. 4-25]. В .лабораторной установке одна из антенн могла перемещаться вдоль оптической оси, и перед каждым измерением расстояние между антеннами изменяли до получения максимального затухания.

Задача автоматической компенсации сигнала фазового сдвига для максимизации амплитудного сигнала решена в автоматическом влагомере UNIPAN [Л. 4-26] применением ферритового фазовращателя, двух модуля-




[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]

0.0158