Устройство для измерения влажности и плотности материалов

(21) 388 (22) 09. (46) 23. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕ 1427/24-0904,8506.87. Бюл. У 23 (71) Саратовский филиал Института радиотехники и электроники АН СССР и Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиор ции им. А.Н. Костякова(56) Авторское свидетельство СССР Р 293208, кл. С 01 И 22/04, 1969.Авторское свидетельство СССР В 1090125, кл. С 01 М 22/04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и повышает точность измерении. Совместная обработка информации, полученной в акустич.и СВЧ-каналах, исключает неоднозначность в измерениях влажности и плотности, к-рая вызывается соответственно влиянием плотности на влажностьи наоборот, и позволяет получить навыходе блока 20 аналогового умноженияинформацию только о плотности, а навыходе у-ля 21 постоянного тока -только о влажности, Затем эта информация поступает соответственно набуферные каскады (БК) 23 и 22. Контроллер 1 обеспечивает пяти-семикратное повторение процесса измерения,после чего включает БК 22 и 23, иусредненная за пять - семь циклов информация отображается на индикаторахвлажности 24 и плотности 25. 2 ил,1 131Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности и плотности почв и других сред.Целью изобретения является повышение точности измерений.На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - конструкция комбинированного СВЧ-акустического зонда.Устройство для измерения влажности и плотности материалов содержит контроллер 1, низкочастотный генератор 2, цепь 3 согласования, СВЧ-генератор 4, направленный ответвитель 5, цепь 6 согласования, детектор 7, усилитель 8 постоянного тока (УПТ) с управляемым коэффициентом усиления, передающий и приемный акустические преобразователи 9 и 10, передающую и приемную СВЧ-антенны 11 и 12, усилитель 13, Формирователь 14 импульсов, счетчик 15, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16, приемник 17, два масштабных УПТ 18 и 19, блок 20 аналогового умножения, третий УПТ 21 с управляемым коэффициентом усиления, два буферных каскада 22 и 23, индикаторы 24 и 25 и соединительный тракт 26.0Устройство работает следующим образом.Контроллер 1 включает оба генератора 2 и 4 и запускает счетчик 15. Сигнал от генератора 2 через цепь 3 согласования и передающий акустический преобразователь 9 попадает в исследуемую среду, пройдя через которую, воспринимается приемным акустическим преобразователем 10 и предварительно усиленный в усилителе 13 формирует в формирователе 14 импульс срыва счетчика в счетчике 15. Время счета равно времени прохождения акустического сигнала через среду и пропорционально ее плотности. ЦАП 16 преобразует цифровую информацию о плотности в аналоговую, которая поступает в цепь обработки.Второй канал работает следующим образом, Генератор 4 модулированным сигналом, например, дециметрового или метрового диапазона возбуждает соединительный тракт 26, направленный ответвитель 5 и через цепь 6 согласования передающую антенну 11.Часть мощности колебаний через до 8869 2Ъ,полнительный канал направленного отюДветвителя 5, детектор 7 и усилитель8 постоянного тока поступает в генератор 4 и обеспечивает стабилизациювеличины выходной мощности колебанийгенератора, Излученная передающей антенной 11 мощность колебаний частично поглощается в исследуемой среде ипринимается приемной антенной 12, а Ю затем поступает в приемник 17 и затемв цепь обработки.В цепи обработки сигналы из дополнительного и СВЧ-каналов через масштабные УПТ 19 и 18, необходимые для 15 установления соответствия между показаниями индикаторов и величиной мощности прошедшего через среду импульса, поступают в блок 20 аналоговогоумножения, где осуществляется деление 20 первого сигнала на второй. В результате деления на выходе блока 20 появляется сигнал, величина которого определяется только плотностью исследуемого образца. Это является возможным потому, что величина поглощеннойв среде СВЧ-мощности является меройвлажности, а скорость прохождения через нее акустической волны такжепропорциональна влажности Ь О Г о фсггде . Ч,с - скорость звука в среде;плотность сухого35 грунта;С - относительная влажность;Ч - скорость звука в абосолютной сухой среде;40 И - величина объемного содержания влаги.Часть сигнала СВЧ-канала поступает на вход третьего УПТ 21, коэффициент усиления которого управляется сигналом из блока 20 аналоговогоумножения, Поскольку плотность вещества не влияет на Форму зависимостиизлучательной способности этого вещества (а также коэффициента погло щения СВЧ-сигналов) от его влажности, но добавляет масштабный множитель, таким включением УПТ 21 удается получить на его выходе сигнал, величина которого зависит только от влажности. Таким образом совместная обработка информации, полученной в акустическом и СВЧ-каналах, исключает неоднозначность в измерениях влажности и плотности, которая вызывается соответст13188 б 9 Ф о р м у л а венно влиянием плотности на влажность и наоборот и позволяет получить на выходе блока 20 информацию только о плотности, а на выходе УПТ 21 - только о влажности, после чего эта инфор мация поступает соответственно на буферные каскады 23 и 22. Контроллер 1 обеспечивает пяти - семикратное повторение процесса измерения, после чего включает буферные каскады 22 и 10 23 и усредненная за пять - семь циклов информация отображается на индикаторах влажности 24 и плотности 25.На Фиг, 2 изображен один из идентичных измерительных зондов, На мед ном фидере 27 длиной 1,5 м укреплены ВЧ разъем 28 типа СР-2 в 2 С и медный переходной кожух 29, с которым соединена пластиковая головка 30.В верхнем конце головки 30 находится 20 акустический кольцевой преобразователь 31 из пьезокерамики ЦТС с посеребенными электродамиВнутренний электрод преобразователя 31 посредством катушки 32 индуктивности сое динен со штыревой антенной 33, внешний электрод по периметру 34 припаян к переходному кожуху 29. Вся конст- . рукция залита сверху эпоксиднойсмолой. 30 Дизобретения Устройство для измерения влажности и плотности материалов, содержащее СВЧ-генератор, соединенный с передаю,щей антенной, приемную антенну, подключенную к приемнику, и канал измерения плотности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, канал измерения плотности содержит низкочастотный генератор, соединенный с передающим акустическим преобразователем, и последовательно соединенные приемныйФ(акустический преобразователь, формирователь импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь и блок аналогового умножения, первый выход которого является выходом канала измерения плотности, к выходу приемни-ка подключен усилитель постоянного тока с управляемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока аналогового умножения, при этом выход приемника соединен с вторым входом блока аналогового умножения, а выход усилителя постоянного тока с управляемым коэффициентом усиления является выходом сигнала влажности.1318869 Составитель Ю. Мамонтоведактор А. Шандор Техред В,Кадар Коррект Бут Тираж 776П осударственного комитета ССС лам изобретений и открытий сква, Ж, Раушская наб.,по 035, д, 4/5 Ужгород, ул. Проектная, 4 яти оизводственно-полиграфическое пр Заказ 2501/35 одписн ВНИИПИ Г Р