Антенна для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 5362 1) 4 б 01 М 22/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН е меин. М,: ЛАЖ- УЧИХ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Запорожский ордена Знак Почетамашиностроительный институтим. В. Я. Чубаря(56) Викторов В. П. Высокочастотньтоды измерения неэлектрических велич1978, с, 252.Авторское свидетельство СССР246154, кл. 6 01 М 22/04, 1966.(54) АНТЕННА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНОСТИ ПОЧВОГРУНТОВ И СЫПМАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике СВЧ-влагометрии, и может бытЬ использовано дл измерения влажности почвогрунтов, а также сыпучих материалов. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет получения калибровочного сигнала, а также упрощение очистки поверхности антенны от остатков исследуемого материала. Конструкция волноводно-щелевой антенны представляет собой систему широких наклонных щелей 1, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода 2, короткозамкнутого металлической заглушкой 3 с заострением на конце для облегчения ввода антенны в исследуемый материал. Диэлектрические вкладыши 4, заполняющие полости щелей, предохраняют антенну от возможного попадания в ее внутреннюю полость исследуемого материала. Калибровочная насадка 5 служит как для калибровки Ж измерительного прибора, так и для очистки поверхности антенны 2 ил.С:Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике СВЧ-влагометрии, и может быть использовано для измерения влажности почвогрунтов, а также сыпучих материалов.Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет получения калибровочного сигнала, а также упрощение очистки поверхности антенны от остатков исследуемого материала.На фиг, 1 изображена предлагаемая антенна; на фиг. 2 - структурная схема влагомера.Конструкция волноводно-щелевой антенны представляет собой систему широких наклонных щелей 1, прорезанных на узких стенках прямоугольного волновода 2, короткозамкнутого металлической заглушкой 3 с заострением на конце для облегчения ввода антенны в исследуемый материал. Широкополосность волноводно-щелевой антенны снижает жесткие требования к стабильности частоты генератора СВЧ. Диэлектрические вкладыши 4, заполняющие полости щелей, предохраняют антенну от возможного попадания в ее внутреннюю область влажного материала при контакте с ним в процессе измерения. Калибровочная насадка 5 служит как для калибровки измерительного прибора, так и для очистки поверхности антенны от остатков влажного материала, остающегося на ней после измерения влажности почвогрунтов и сил ьноувлажненных сыпучих материлов. Ее длина равна длине волноводно-щелевой антенны.Устройство измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов состоит из генератора 6 СВЧ, собранного на туннельном диоде и соединенного через аттенюатор 7 и направленный ответвитель 8 с волноводно-щелевой антенной 9, причем между направленным ответвителем и антенной включен отрезок прямоугольного волновода 10 длиной, равной глубине максимального погружения антенны, и исследуемый материал. Во вспомогательный канал направленного ответвителя включен детектор 11, сигнал с которого поступает на измерительный прибор 12. Отрезок прямоугольного волновода снабжен металлической калибровочной насадкой 5, плотно прилегающей к его поверхности и имеющей возможность перемещаться на антенну, причем длина калибровочной насадки равна длине волноводнощелевой антенны.Устройство измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов работает следующим образом,В исходном состоянии колебания генератора 6 СВЧ через аттенюатор 7, направленный ответвитель 8 и отрезок прямоугольного волновода 10 поступают на волноводнощелевую антенну 9, согласованную и рабо 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Для повышения точности измерений в случае определения влагосодержания слабоувлажненных материалов необходимо увеличить разрешаемый участок за счет удлинения волноводно-щелевой антенны, в случае же наличия законов распределения влагосодержания по глубине, что имеет место для большинства почвогрунтов, с целью локализации разрешаемого участка исследуемого материала целессюбразно в катающую только на излучение в свободное пространство. Первоначальным этапом, предшествующим процессу определения влагосодержания, является калибровка устройства измерения влажности при помощи подвижной металлической насадки 5 и аттенюатора 7 выходной мощности. При этом насадка перемещается от направленного ответвителя 8 по отрезку прямоугольного волновода 10 к волноводно-щелевой антенне 9 и закорачивает все щелевые излучатели последней. В этом случае часть мощности сигнала, полностью отраженного от антенны, поступает во вспомогательный канал направленного ответвителя на детектор 11 и регистрируется далее измерительным прибором 12. Калибровка завершается установкой аттенюатором максимального показания измерительного прибора и смещением металлической насадки в первоначальное положение, при котором антенна работает только на излучение. Далее небольшим усилием волноводно-щелевая антенна 9 вводится в исследуемый влажный материал, что приводит к прие му волноводно-щелевой антенной некоторой доли мощности сигнала, отраженного от материала и распространяющегося в сторону направленного ответвителя. При этом величина показаний измерительного прибора 12 находится в прямой зависимости от степени его увлажнения, причем чем больше влажность исследуемого материала, тем выше уровень отраженного сигнала поступает в вспомогательный канал направленного ответвителя 8 на детектор 11, что приводит к большим показаниям измерительного прибора 12. Для устранения влияния солености на показания истинного влагосодержания почвогрунтов и сыпучи. материалов устройство измерения влажности работает на длине волны Х= 3,2 см. Шкала измерительного прибора для каждого конкретного почвогрунта и сыпучего материала градуируется в единицах процентного влагосодержания в процессе серии предварительных промежуточных измерений его влажности, Разрешаемый участок влажного материала при измерениях определяется и ограничен длиной еолноводно-щелевой антенны 9, а глубина зондирования объема влажного материала - длиной отрезка прямоугольного волновода 10, соединяющего волноводно-щелевую антенну с направленным ответвител ем.1285362 Составитель М. ПантелеевРедактор А. Сабо Техред И. Верес Корректор М. СамборскаяЗаказ 7589/45 Тираж 776 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно. полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 честве активных элементов устройства измерения влажности почвогрунтов и сыпучихматериалов использовать волноводно-щелевую антенну небольшой длины. Устройство измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, собранное на традиционной элементной базе 3-см диапазона, представляет собой единую жесткую конструкцию, все составленные элементы которой крепятся на волноводе и направленном ответвителе, придавая ей простую форму и транспортабельность. Формула изобретенияАнтенна для измерения влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, выполненная в виде щелевого зонда с заостренным концом, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет получения калибровочного сигнала, а также упрощения очистки поверхности антенны от остатков исследуемого материала, зонд снабжен насадкой, выполненной в виде 10 металлического листа, охватывающего зонд иустановленного с возможностью перемещения вдоль зонда.