【技术实现步骤摘要】
一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置及其测量方法
本专利技术属于微波应用
,具体涉及一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置及其测量方法。
技术介绍
在工农业生产过程中,水分含量一直是产品质量评价的一个重要指标。例如,对于粮食存储、运输、加工等环节中,含水率过高易引起粮食发芽、发霉、不易存储,过低则会破坏粮食内部的物理结构,降低其营养价值;在建筑行业,混凝土砂浆的水分含量直接影响建筑物的成型强度;在木材加工过程中,为防止产品的弯曲或者开裂,需要严格控制含水率范围。因此,实现材料含水率的快速、高精度无损检测成为高效、精准工农业的一种迫切需求。含水率检测的直接方法是湿基法,采用物理或化学方式去除样品中水分,根据质量变化计算水分含量,这种方法准确率高,但是测量时间长,效率低,一般只作为标定方法。含水率测量的间接方法包含电阻法、电容法、射线法、红外法及微波法等,每种方法的特点和适用范围各不相同。微波自由空间法含水率测量是近些年发展起来的一项新技术,由于具备实时、无损、非接触、无需特别准备样品等优点,非常适用于颗粒材料含水率的实时连续测量。微波自由空间传输法含水率测量过程中,被测材料放置在两个天线之间,根据微波能量衰减和相位变化,换算出材料水分含量。衰减及相变这两个参数的测量精度是影响含水率测量准确性的关键因素。测量误差主要来源于微波在传输过程中在样品内部及天线探头与样品之间的多重反射效应。现有的微波自由空间透射式含水率测量技术,要求材料厚度具有10dB以上衰减,以减少微波信号在样 ...
【技术保护点】
1.一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置,其特征在于,包括微波发射探头(1)、样品容器(2)、被测材料(3)、微波接收探头(4)、滑动平台(5)、丝杠导轨单元(6)、电机单元(7)、重量监测单元(8)、及信号显示控制单元(9);其中,所述的微波发射探头(1)将直流电压信号转换为微波信号,由喇叭天线水平方向发出;所述的样品容器(2)位于微波发射探头(1)和微波接收探头(4)之间,并放置于重量监测单元(8)上;微波与被测材料(3)相互作用后,透射的微波信号由微波接收探头(4)的喇叭天线接收;微波接收探头(4)固定安装于丝杠导轨单元(6)的滑动平台(5)上;电机单元(7)的电动机牵引丝杠导轨单元(6)的滚珠丝杠转动,带动滑动平台(5)沿着直线导轨在水平方向自由移动;不同位置的微波透射信号由微波接收探头(4)输出至信号显示控制单元(9)中;所述的信号显示控制单元(9)实现对电机单元(7)的电动机转动控制,同时采集微波接收探头(4)输出的透射微波信号、重量监测单元(8)输出的重量信号,并进行运算输出被测材料(3)的含水率信息。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置,其特征在于,包括微波发射探头(1)、样品容器(2)、被测材料(3)、微波接收探头(4)、滑动平台(5)、丝杠导轨单元(6)、电机单元(7)、重量监测单元(8)、及信号显示控制单元(9);其中,所述的微波发射探头(1)将直流电压信号转换为微波信号,由喇叭天线水平方向发出;所述的样品容器(2)位于微波发射探头(1)和微波接收探头(4)之间,并放置于重量监测单元(8)上;微波与被测材料(3)相互作用后,透射的微波信号由微波接收探头(4)的喇叭天线接收;微波接收探头(4)固定安装于丝杠导轨单元(6)的滑动平台(5)上;电机单元(7)的电动机牵引丝杠导轨单元(6)的滚珠丝杠转动,带动滑动平台(5)沿着直线导轨在水平方向自由移动;不同位置的微波透射信号由微波接收探头(4)输出至信号显示控制单元(9)中;所述的信号显示控制单元(9)实现对电机单元(7)的电动机转动控制,同时采集微波接收探头(4)输出的透射微波信号、重量监测单元(8)输出的重量信号,并进行运算输出被测材料(3)的含水率信息。
2.如权利要求1所述的一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置,其特征在于,所述的微波发射探头(1)由微波腔体振荡器和喇叭天线组成,微波信号由微波腔体振荡器内部的耿氏二极管产生,有效频率范围为4~27GHz,功率范围为5~30mw;喇叭天线采用角锥或圆锥形,有效增益不小于10dBi。
3.如权利要求1所述的一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置,其特征在于,所述的样品容器(2)为方形盒子,厚度、质量和容积固定不变,材质为陶瓷或亚克力。
4.如权利要求1所述的一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置,其特征在于,所述的被测材料(3)为粮食、饲料或木料的颗粒状含水材料,测量时要求均匀地装满样品容器。
5.如权利要求1所述的一种基于空间行驻波衰减的微波含水率测量装置,其特征在于,所述的微波接收探头(4)由喇叭天线和腔体检波器组成,透射微波信号由腔体检波器中的晶体检波管进行检波,输出直流电压信号;微波接收探头(4)和微波发射探头(1)的喇叭天线高度相同,处于同一微波传播轴线上。
6.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员:李陈孝,于小庭,徐艳蕾,宋乾,丁文超,马小华,
申请(专利权)人:吉林农业大学,
类型:发明
国别省市:吉林;22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。