[实用新型]基于TDT与相位比较的混凝土拌合物含湿率测量装置

说明书

本实用新型公开了一种基于TDT与相位比较的混凝土拌合物含湿率测量装置。根据介质介电常数来间接得到拌合料含湿率，介质的介电常数是通过测量电磁波信号沿着置于介质中的传输线传输时得到的；电磁波沿着TDT探头传输时，由于探头的末端不是开路的，因此只需检测电磁波单向传输后的信号，而对于反射信号的检测并没有规定。基于该原理，由于电磁波在介质中传输时会存在传输延迟，本实用新型采用相位比较的方法，通过AD8302集成芯片设计一个延时测量电路，将延时测量电路与传感器探头集成一体，可以输出模拟量与数字量，测量精度显著提高，成本远低于同类型的TDT传感器设备，具有很好的应用推广前景。

技术领域

本实用新型属于电子信息中电路与信息处理技术领域，尤其属于一种电磁波在传输线上传输时域技术领域，涉及一种基于TDT与相位比较的混凝土拌合物拌合物含湿率精确测量装置。

背景技术

学者Chernyak首先系统地进行了土壤的介电特性的研究，他的《湿土介电特性研究方法》使得土壤物理学家首次对土壤介电物理行为有了整体性的认知。土壤的介电特性理论可以应用在混凝土拌合物含湿率的测量中。按照原理和实现路径可以将介电特性法大概划分成如下几种类型：时域反射或传输矢量测量原理、频域反射式矢量分解测量原理、交流容抗测定原理等。

时域反射(TDR)法的原理是测量电波在介质中传播的时间或者速度，以此来明确介电常数，从而间接获得介质含湿率。TDR法测量混凝土拌合物含湿率具有很高的精确度，但TDR技术应用在实际时也存在一些弊端和限制：TDR的工作频率较高，通常要求在1GHz以上，这会造成电路板设计比较困难并且使得硬件成本增加；如果混凝土拌合物中碱性离子浓度较高，TDR信号在传输时会出现明显的衰减现象，从而致使不能获得清楚地波形，甚至不能获得反射波；如果介质有机质质量分数较高，使用TDR法时需再次校正介电常数与含湿率之间的关系，从而来提高测量的精确度。以上的这些问题都阻碍了TDR技术使用和推广。

频域反射法的原理是使用信号源产生一个理想的测试频率，采用矢量电压测量技术获取介质表观介电常数ε_r的实部和虚部。凭借介质表观介电常数的虚数部分能够计算得出介质的电导率，根据介质介电常数的实数部分能够计算得出混凝土拌合物含湿率。实验表明：频域反射法工作的理想频率范围是20～30MHz，属于低频，并且拌合物的介电常数对配比组分很敏感，这使得测量误差较大。

交流容抗测定原理是测试信号沿着嵌入在混凝土拌合物介质中的传输线传输时的频率，获得其介电常数，进而获取含湿率。这类传感器正常的运行电波频率范围为20～150MHz，响应速度快，易实现，成本低。基于交流容抗测定原理的传感器不足之处在于工作的频率比较低，传感器的性能容易受到外界因素的影响，如温度、介质的电导率等。

现今投入使用的传感器基本上很难在精确度和设计成本间保持平衡，因此亟需寻找一个原理先进，电路简单，测量精度高，重复性好，对干硬性混凝土拌合物适应性强，成本低廉的传感器的电路设计方法。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足公开了一种基于时域传输(Time DomainTransmissometry，TDT)与相位比较的碾压混凝土拌合物含湿率精确测量装置及其测量方法。本实用新型采用AD8302相位比较集成芯片设计一个延时测量电路，将延时测量电路与传感器探头集成，可以输出模拟量与数字量，实现准确获取混凝土拌合物含湿率。

本实用新型通过以下技术方案实现：

基于TDT与相位比较的混凝土拌合物含湿率测量装置，包括信号源、相位比较器和传感器探头构成的延时测量电路，其特征在于：

所述信号源为高频振荡电路，采用压控振荡构成并联LC谐振回路，用于为整个系统提供持续的两路高频信号；信号源分别与相位比较器和传感器探头连接，将第一路高频信号发送至传感器探头形成测试信号，第二路高频信号发送至相位比较器形成参考信号；