SU1709202A1

SU1709202A1 - Датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов

Info

Publication number: SU1709202A1
Application number: SU894790083A
Authority: SU
Inventors: Наталья Леонидовна Яцынина; Юрий Николаевич Фомин; Ольга Вадимовна Онищенко
Original assignee: Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1992-01-30

Abstract

Датчик влажности почвогрунтов и Сыпучих материалов относитс к области радио- техимческих измерений в СВЧ-диапазоне. Цель изобретени - повышение локальности при измерении влажности по глубине. Дл этого предлагаетс датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содер-жащий корпус, один конец которого заост- ран, элементы ввода и вывода СВЧ-колеба- ний, внутри корпуса вдоль его оси расположена металлическа труба дли размещени измер емого материала, при .этом вдоль металлической трубы выполнены п поперечных прорезей, между соседними прорез ми на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, в плоскости поперечных прорезай расположены металлические пластины, установленные с возможностью перемещени в плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрыти сечени металлической трубы, при этом образуетс (п + 1) измерительна чейка, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие совпадающее с сечением металлической трубы. 2 ил.слсИзобретение относитс к измерительной технике, в частности к технике СВЧ- влагометрии, и может быть использовано дл измерени влажности почвогрунтов и сыпучих материалов в полевых услови х.Известны устройства и способы определени влажности почв, основанные на исследовании предварительно извлеченных с разных глубин образцов почвы. Наиболее часто используетс способ и устройство, содержащее транспортный бур дл извлечени образцов почв с разных глубин, которые затем взвешиваютс сначала в первоначальном состо нии и после сушки в термостате при 100 - 140°С.Однако такой способ определени влажности возможен только в лабораторных услови х, так как необходима высока точность взвешивани и сушка в термостатах, т.е. устройство не дает быстрой оценки влажности в полевых услови х.Наиболее близким к предлагаемому вл етс волноводно-щелева антенна дл измерени влажности, представл юща собой систему широких наклонных щелей, прорезанных на узких стенках пр моугольного волновода, короткозам- кнутого металлической заглушкой с заострением на конце дл обеспечени ввода антенны в исследуемый материал. Принцип действи волноводно-щелевой антенны основан на приеме доли мощности сигнала, отраженного от исследуемого материала, величина которого н^аходитс в пр мой зависимости от увлажнени материала. Однако такое устройство не позвол ет локализовать измерени влажности по глубине, так как измерительный прибор регистрирует суммарный-сигнал, складывающийс из сигналов каждого щелевого излучател , т.е. сигналов, отраженных от отдельныхN4Оюю ок>&

Description

зон исследуемого материала, расположенных на различной глубине.

Целью изобретени вл етс повышение локальности при измерении влажности по глубине.

Указанна цель достигаетс тем, что в датчике влажности почвогрунтов и сыпучих материалов , содержащем корпус, один конец которого заострен, элементы ввода и вывода СВЧ-колебаний, внутри корпуса вдоль его осм расположена металлическа труба дл размещени измер емого материала, при этом вдоль металлической трубы выполнены п поперечных прорезей, между соседними прорез ми на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и вывода СВЧ-колэбаний, в плоскости поперечных прорезей расположены металлические пластины, установленные с возможностью перемещени в плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрыти сечени металлической трубы, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное отверстие, совпадающее с сечением металлической трубы.

По сравнению с прототипом предлагаемый датчик обладает следующими признаками: внутри корпуса вдоль его оси расаоложены гчеталлмческа труба, вдоль которой выполнено п прорезей; между соседними прорез ми на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода и пывода СВЧ-колебаний; р плоскости поперечных прорезей расположены металлические пластины, установленные с аозможнастью перемещенм Е плоскости поперечных прорезей и с возможностью перекрыти сечени металлической трубы.

На фиг,1 изображен предлагаемый датчик; на фиг.2 блок-схема датчика.

Датчик содержит корпус 1. содержащий металлическую трубу 2 дл размещени измер емого образца с п прарез ми 3, между которыми на поверхности металлической трубы расположены элементы ввода 4 и вывода 5 СВЧ-колебаний, о плоскости которых расположены металлические гзласшны б, установленные с возможностью перемещени и перекрыти сечени металлической трубы, на заостренном конце корпуса выполнено сквозное .отверстие 7, совпадающее с сечением метал/тческой грубы.

Метод погружени датчика в почву выбираетс произвольно ручной или транспортный . При погружении корпуса 1 в металлическую трубу 2 поступает колонка псчБы с ненарушенным сложением по сло м . После погружени корпуса 1 на требуемую глубину, осуществл етс поворот металлических пластин 6. устаиовпенных в

плоскости поперечных прорезей 3, которые перекрывают сечение металлической трубы 2, как бы раздел внутреннюю полость трубы 2 на отдельные измерительные чейки,

имеющие свои элементы 4 и 5 ввода и вывода СВЧ-колебаний. Таким образом получены отдельные измерительные чейки (измерительные резонаторы), образованные участками металлической трубы 2 и закороченные металлическими пластинами 6. Количество чеек может быть разным от 1 до

10.

Все кабели, посредством которых осуществл етс подключение чеек к генератору и индикатору, расположены в зоне 8, куда невозможно попадание металлических пластин 6.

В основу измерени влажности в предлагаемом датчике положен метод сраане0 ни собственных параметров пустой измерительной чейки, образованной стенками металлической трубы 2 и металлическими пластинами б и также чейки, заполненной исследуемой почвой, а также

5 зависимость диэлектрической проницаемости почвы от ее плотности структуры, наличи влаги и сол€й. Применение СВЧ-колебаний позвол ет исключить вли ние проводимости солей на значение диэлектрической проницаемости почвы и считать, что основные изменени внос тс наличием влаги, так как проницаемость воды около 80, а других составл ющих почвы в пределах 2-4.

5 Датчик работает следующим образом.

Вращением ручки изменени частоты генератора добиваютс получени макси ;Шльного отклонени стрелки индикатора, зафиксируют найденную частогу. Таким образом определ етс резонансна частота пустой чейки. Затем заполн ют чейку сухой почвой, определ ют резонансную частоту чейки, заполненную сухой почвой. Далее заполн ют чейку почвой с известной

5 влажностью от 5 до 40% и последовательно определ ют резонансную частоту и дизлектричеекую проницаемость этих образцов. РезонанснуюЧастоту чейки, заполненную сухой почвой определенного состава, принимают за опорную. Плотность почвы учитываетс при первоначальной настройке на спорную частоту. При работе с датчиком в изг ерительную схему последовательно включаютс все 10 измерительных чеек.

Claims

Формулаизобретени Датчик влажности почвогрунтов и сыпучих материалов, содержащий корпус, один конец которого заострен, элементыввода и вывода СВЧ-колебаний, отличающий