topoe - амплитудного и фазового и двух фазовых детекторов, работающих при частотах 225 и 1 ООО гц. Такое усложнение схемы влагомера, по нашему мнению, не оправдано, так как фазовый сигнал также содержит полезную информацию о влажности.

Многообещающим является, напротив, использование информации, содержащейся как в амплитудном, так и фазовом сигналах («двухпараметрическое измерение»).

В методе, основанном на отражении волны в свободном пространстве, также можно использовать амплитудные или фазовые измерения. Выходной величиной из.мерительного преобразователя является комплексный коэффициент отражения от исследуемого материала:

R = \R\e>\

Преимуществом измерений по отражению по сравнению с измерениями по затуханию является одностороннее расположение приемопередающей системы СВЧ относительно объекта измерения. Считают также, что результат измерений по отражению не зависит от толщины образца. В действительности это справедливо лишь для таких толщин исследуемого образца, при которых волна полностью затухает, не выходя из материала, и, следовательно, исключается отражение от задней поверхности образца. В этих условиях и при нормальном падении волны модуль коэффициента отражения R по мощности, равный отношению отраженной мощности к падающей, связан с параметрами материала зависимостью

г (1 К,,:]).

При этом, однако, зондируются только поверхностные слои материала и невозможно получить информацию об его интегральной влажности. Если объектом измерения являются тонкие листовые материалы, не имеющие значительных градиентов влажности, поверхностная влажность достаточно точно характеризует среднюю влажность материала. Однако в этом случае (как и у других материалов при неполном затухании волны в их объеме) приходится учитывать многократные отражения от задней поперхности образца или от рас-138 •

положенного за ней металлического зеркала, которое иногда применяют. Выходной сигнал несет информацию об интегральной влажности материала, но зависит от его толщины.

В обоих рассмотренных случаях, особенно при амплитудных измерениях, на результат измерения влияют сосгояние и характер (неровность) отражающих поверхностей: этот и указанные ранее недостатки ограничивают применение метода отраженной волны.

Метод отражения реализуется практически следующими способами. При малых потерях в материале (область очень низких влагосодержаний) нашел некоторое применение оптический метод угла Брюстера, заключающийся в нахождении угла падения, которому соответствует минимум отражения поляризованной электромагнитной волны (параллельная поляризация, при которой вектор электрического поля параллелен плоскости падения) от плоской поверхности образца.

При потерях, близких к нулю, для угла Брюстера имеет место соотношение

В методе отражения можно использовать наклонное или нормальное падение волны. Предпочтение обычно отдают нор.мальному падению, при котором используется одна приемопередающая антенна, в то время как для наклонного падения применяются измерительные устройства, основанные на оценке, параметров стоячей волны, возникающей в результате суперпозиции падающей и отраженной волн. Для приема отраженной волны одной совмещенной антенной можно использовать веол-новодном тракте направленный ответвитель или двойной тройник, позволяющие получить более высокий уровень сигнала и лучшую развязку генератора СВЧ от тракта.

На рис. 4-14 приведена мостовая схема автоматического влагомера на принципе отражения с двойным волноводным тройником. Генератор СВЧ / присоединен к Я-плечу, детектор - к -плечу двойного тройника 2. Одно из боковых плеч имеет рупорную антенну 5, направленную на поверхность исследуемого материала 4. Второе плечо (опорное) содержит эталон 5 (образец материала с постоянной влажностью, согласованная нагрузка). При равенстве модулей и фаз коэффициентов отражения Rx материала и Rg эталона напряженности

отраженных волн в -плече равны и находятся в про-тивофазе; показания прибора 6, подключенного через усилитель 7 к детектору 8, равны нулю.

Если эталон идеально согласован (э=0), а характеристика детектора квадратична, показания индикатора приблизительно пропорциональны Rx- Для нагрузки, не полностью поглощающей (РэфО), максимальное и минимальное значения мощности на детекторе будут равны:

P = -\-{\R,\±\Rx\r

С целью уменьшения погрешностей от рассогласования генератора и детектора с плечами тройника в его ветви вводят вентили или развязывающие аттенюаторы.

Следует отметить далее, что в качестве влагомеров на принципе отражения можно применить рефлектомет-

3 л,

Рис. 4-14. Блок-схема влагомера СВЧ на принципе отражения.

ры, т. е. устройства для измерения модуля коэффициента отражения при помощи двух однотипных направленных ответвителей, расположенных таким образом, что их выходные детекторы измеряют соответственно напряженности поля отраженной и падающей волн. Дополнив рефлектометр фазовым детектором, можно измерить также фазу коэффициента отражения исследуемого материала [Л. 4-27].

Резонаторный и волноводный методы в своих модификациях, применяемых для исследования диэлектриков {![. 2-15], требуют введения исследуемого