[发明专利]微波谐振腔水分传感系统

说明书

技术领域

    本发明涉及测水装置，本发明涉及一种在工业造纸、烟草业等行业中广泛应用的微波谐振腔水分传感器，用来对物料的含水率（物料中水重量与物料总重量的百分比）进行快速、无接触、精确在线测量。

背景技术

在工业造纸、烟草业中，对原材料等物料的含水率需要进行精确测量和控制，才能更好地控制产品质量。目前常用的物料含水量测量方法有加热干燥称重法、红外反射率测水法、微波透射法等等。加热干燥称重法是国标测量方法，精度高，但测量速度慢，只能对少量样品含水率进行测试，不能用于在线快速测试，并且只反映样品的含水量，由于物料含水量通常并不均匀，样品含水量与真实物料的平均含水量可能存在偏差，因此要反映真实物料的平均含水量需要多次取样测量进行统计分析，测试周期长，效率低。红外反射率测水法是利用不同含水量样品对特定波长红外线反射率的差异，通过测量红外反射率来反演样品含水量，可以用于在线测试，但由于红外线主要在物料表面反射，对物料的穿透深度小，因此主要用于测量物料表层含水量，难以进行物料体含水量的准确测水。微波透射法是用微波信号源发射微波穿透被测样品，在样品另一侧放置微波接收机，通过测量接收的微波信号功率得到空间衰减系数，并根据不同空间衰减系数对于的样品含水量标定值，得到样品含水量。该方法可以实现无接触、快速在线测试，仅仅利用了微波透射信号的幅度信息，而微波信号幅度受物料形状、尺寸、密度、微波信号源和微波接收机以及物料相对位置关系等影响，仅能对特定品种和规格的物料含水率进行较为准确的测试，并且事先需要进行大量的标定，因此其测试精度和通用性难以满足大量实际应用的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波谐振腔水分传感系统，提出一种具有良好测试精度和较强通用性的无接触式、快速物料平均体含水率测试技术。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

微波谐振腔水分传感系统，包括以下部件：

包括由微波发生器和微波测量器构成的微波发生测量器；

还包括进行微波谐振的微波谐振腔；

还包括微波谐振腔负极；

还包括输出指令和进行逻辑运算的计算机；

微波谐振腔负极和微波谐振腔都是一段开口一端封闭的微波谐振空腔，微波谐振腔负极的开口端和微波谐振腔的开口端相对设置构成微波空腔谐振器，

还包括放置在微波谐振腔的开口端和微波谐振腔负极的开口端之间的被测物料，

微波发生测量器包括设置在一空腔内的控制电路板，控制电路板连接有2个同轴线接头，控制电路板通过控制线缆与计算机连接，2个同轴线接头分别通过射频同轴线与微波谐振腔上的接头连接；

计算机输出指令通过控制线缆传递到控制电路板，控制电路板产生微波信号通过射频同轴线传递给微波谐振腔，微波信号激励微波谐振腔产生谐振，在微波谐振腔内产生微波，微波穿透被测物料后到达微波谐振腔负极后产生微波反射信号，微波反射信号被控制电路板中的射频检波器检测到后通过控制线缆回馈给计算机。控制电路板在检测到微波谐振信号后，计算机通过微波测量结果通过计算频率偏移的量级，可计算出被测纸张的绝对水分。

本发明提出一种在线式微波纸张水分测量系统，系统的主要组成部件为微波空腔谐振器。微波空腔谐振器仅仅是测量系统的基本部分，系统还包括微波发生测量器，微波发生测量器具备微波发生功能和微波检测功能，因此，微波发生测量器包括微波发生器和微波检测器。有了它我们可以利用国内已有的温度测量、纸张定量测量、纸张灰分测量技术完善其微波水分测量需要的其它相关测量和校正工作，构成完整的微波纸张水分传感系统。