ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы СВЧ методами 5 СВЧ влагометрия материалов из "Проектирование радиоволновых СВЧ приборов неразрушающего контроля материалов " Возможность применения радиоволновых методов для определения влажности в материалах и изделиях основывается на двух физических явлениях поглощении и рассеянии радиоволн, что связано с наличием широко полосной вращательной релаксации полярных водяных молекул в области СВЧ [10]. [c.35] Информацию о влажности содержит амплитуда, фаза и угол поворота плоскости поляризации электромагнитной волны как отраженной, так и прошедшей через влажный материал. [c.35] Для увеличения эффективности влагомеров могут быть использованы двухчастотные методы, когда одна из частот находится в области резонансного поглощения электромагнитной энергии молекулами воды (/ 1 см), или метод переменной частоты. [c.35] Па рис. 1.22 приведена типичная зависимость е и е для воды от частоты. Диэлектрическая постоянная воды в области СВЧ меняется от 80 до 20. .. 15, в то время как эта величина для большинства диэлектрических материалов лежит в диапазоне 2. .. 9 (см. табл. 1.1). [c.35] Обычно считают, что влажный материал - бинарная смесь воды и сухого вещества. Вода и сухой твердый материал относятся к диэлектрикам, но по физико-химическим свойствам и поведению в электромагнитном поле резко отличаются друг от друга. [c.35] В каждом случае необходимо определять 8 как диэлектрическую постоянную многокомпонентных смесей, учитывая микроструктуру, задающую типы поляризаций и распределение времен релаксации. Па связь между 8 и tg 5 и коэффициентами КиТ в значительной степени влияет температура материала. При малых концентрациях влаги это может привести к неоднозначным результатам, в связи с чем в большинстве влагомеров приходится либо вводить температурную компенсацию, либо использовать поправочные графики. [c.35] Большинство влагомеров СВЧ применяют для управления технологическими процессами в бумажной, строительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности и для контроля материала в свободном пространстве, преобразуя параметры прошедшей через материал волны в электрический сигнал. [c.36] В промышленных образцах амплитудных влагомеров измеряемой величиной является ослабление мощности прошедшего сигнала в децибелах. [c.36] В области малых влаго с одержаний и области преобладания химически связанной влаги крутизна характеристики значительно меньше, чем в области с преобладанием слабосвязанной влаги для песка при 7 % приращение 0,8 дБ / 1 % при 7 % приращение 2,5 дБ / 1 %. Для узкого диапазона влажности эту зависимость можно считать линейной (рис. 1.23). [c.36] На рис. 1.24 приведены функциональные и структурные схемы амплитуды влагомеров СВЧ, основанные на принципе ослабления (метод на прохождение ). [c.36] В фазовых влагомерах в отличие от амплитудных выходной величиной СВЧ преобразователя является изменение фазы как функции влагосодержания материала. [c.37] Принципиальная схема влагомеров этого типа приведена на рис. 1.25. [c.37] Передающий тракт фазовых влагомеров состоит из генератора СВЧ 2 с блоком питания 7, вентиля 3 и передающей антенны 4. Приемный тракт состоит из приемной антенны 5, аттенюатора б, детектора 7, усилителя 8 и индикатора 9. Приемный и передающий тракты через тройники соединены между собой измерителем фазы. [c.37] Установка для измерения влажности сыпучих материалов (в частности речной песок, гравий) основана на ослаблении прошедшей волны, и в качестве выходного параметра используется изменение амплитуды и фазы. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1.26. [c.37] Устройство состоит из генератора СВЧ 7, трех переменных аттенюаторов 2, тройника 5, двойного волноводного тройника 5, двух антенн 4 и 5, фазовращателя 7, детектора Я согласованной нагрузки б, усилителя 70 и индикатора 11. Работает оно по методу сравнения сигнала, прошедшего через влажный образец, и сигнала, прошедшего по волноводному тракту. В выходном тройнике (сумматоре) сигналы сравниваются по амплитуде и по фазе. Разностный сигнал поступает на выход СВЧ-преобразователя. Необходимо проводить уплотнение материала на вибростенде перед измерениями. [c.37] Влагомеры, работающие в свободном пространстве, основаны на принципе изменения волновых характеристик отраженной электромагнитной волны при изменении влажности материала. [c.37] Известны два прибора этого типа. [c.37] Принципиальная схема одного из них дана на рис. 1.27. Она предназначена для автоматического измерения влажности асбоцемента на листоформовочной машине. [c.38] Такой влагомер обладает высокой чувствительностью, так как в нем используется мостовая схема -двойной волноводный тройник 4, в плечо Н или Е которого включен генератор СВЧ 7 через развязывающий вентиль 3 и переменный аттенюатор 2 с короткозамыкателем 9. [c.38] Сигнал, отраженный от передней границы, а в случае тонкого материала и от задней границы образца, сравнивается в тройнике по амплитуде и по фазе с сигналом от аттенюатора с короткозамыкателем. В случае равенства этих сигналов по амплитуде и по фазе сигнал в плече Е или Н отсутствует и показания индикатора 8, подключенного через усилитель 7 к детектору, равны 0. [c.38] Вернуться к основной статье