[发明专利]用于雷达型微波测水仪器的微波雷达主机

说明书

技术领域

本发明涉及测水装置，是一种可以在工业、农业和医疗等行业中广泛应用的雷达型微波测水仪，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、农业和医疗等行业中，对建筑建材、农作物、谷物、纺织物、医用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、微波谐振腔法、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。微波谐振腔法是将微波谐振腔放置在含水物料附近，含水物料对谐振腔产生微扰使谐振频率偏移，由于不同含水量的物料的介电常数差异较大，因此对不同含水量的物料，微波谐振腔的频率偏移量不同。将微波谐振腔接入微波振荡器回路，根据微波振荡信号频率与标称值的偏差反演得到物料含水率。微波谐振腔法通常也只反映靠近谐振器的物料含水量，不能反映物料整体平均含水率情况，并且必须保证物料与谐振腔具有特定的相对位置关系才能保证测试精度，比如测试过程中物料表面与谐振腔测试面需始终保持紧密接触，这对物料形态、样品尺寸、运动状态和设备安装位置均有较高要求，在实际应用中受到较多限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于雷达型微波测水仪器的微波雷达主机，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：

用于雷达型微波测水仪器的微波雷达主机，包括发射连续单频微波信号的发射单元、连续单频微波信号的功率检测单元、连续单频微波信号与信标信号进行正交混频的正交混频单元。

所述发射单元包括顺次链接的开关驱动器A、单刀双掷开关、定向耦合器A、发射天线；开关驱动器A受频率选择信号的控制，单刀双掷开关受开关驱动器A的控制，定向耦合器A接收单刀双掷开关的输出信号生成连续单频微波信号给发射天线，单刀双掷开关还受锁相频率源A和锁相频率源B的控制，锁相频率源A和锁相频率源B都接收晶体振荡器的振动信号，晶体振荡器同时发送参考时钟信号给数据处理终端。

功率检测单元包括顺次链接的定向耦合器B、检波器、放大器，定向耦合器B接收发射单元的连续单频微波信号。

正交混频单元包括顺次链接的接收天线、低噪声放大器、正交混频器，正交混频器接收发射单元的连续单频微波信号或接收功率检测单元的连续单频微波信号，接收天线接收信标器发送的信标信号，信标信号经过低噪声放大器的放大后通过正交混频器与连续单频微波信号进行正交混频，正交混频器输出2路正交混频信号，一路正交混频信号输出到中频滤波器A、再经过中频放大器A输出中频同相分量信号给数据处理终端，另一路正交混频信号输出到中频滤波器B、再经过中频放大器B输出中频正交分量信号给数据处理终端。

雷达型微波测水仪器，包括以下部件：

机架底座：用于放置待测物料样品；

微波雷达主机：用于发射连续单频微波信号用以透射待测物料样品，并接收信标器发射的信标信号，并将输出数据发送给数据处理终端；

信标器：用于接收透射待测物料样品后的微波信号，并将接收到的微波信号进行调制形成信标信号，并将信标信号发射到微波雷达主机；

数据处理终端：数据处理终端输出频率选择信号给微波雷达主机，微波雷达主机根据频率选择信号输出相应频率的连续单频微波信号，数据处理终端还用于接收微波雷达主机的输出数据并计算出待测物料样品的含水量。