[其他]自激励同轴腔水份测量传感器

说明书

本实用新型属于微波非电量测量领域。

现有的国内外的微波水份测量仪大部分是测量微波功率变化，再回归测出介质中所对应的水份的。与本实用新型最近似是《IEEE》21期1974年第四号第257页刊载的R.G.Bosisio等人的“RDT”（The    Regenerative    Digital    Transducer）传感器（见附图1、附图2）。

RDT传感器用的是平行线型谐振腔，振荡是通过腔和腔外的晶体管放大器        的反馈而形成的，工作频率低于500兆赫，所以使用0～500兆赫频率计来测量频率。RDT传感器适用于对毛毡、油脂、酒精进行水份测量，水份引起的频偏分别为：毛毡0.06兆赫／％、油脂0.1～0.13兆赫／％、酒精0.05兆赫／％。为了避开使用价格昂贵的微波段数字频率计，RDT传感器把工作频率压向微波低频段，没有发挥水的介电常数在1千兆赫左右出现最大值的特点，使测量灵敏度较低。此外，RDT传感器结构比较复杂，测量范围不广。

本实用新型克服了上述不足之处，其要点是：把晶体管T等部件装置在同轴腔内部；在同轴腔内导体上套一绝缘导电套筒，构成能量反馈电容C，形成腔内自激振荡，让开路端空间空开，完成对物料水份的传感作用。绝缘导电套筒的内径随内导体的直径而定，以套上后不松动为最佳，筒的长度为1／50～1／4波长，筒的厚度为0.2～2毫米，绝缘物厚为0.1～0.5毫米。

本实用新型适用于对各种碎屑状、粉状固体介质或液体、半流体介质的含水量的测量。由于物料中的水份不同，其水和介质料的复合介电常数ε也不同，使腔体所负载的等效电容C不同，其振荡频率应由下列公式确定：

ω′C－ 1/(Z₀) Ctg（ (ω＇L)/(C₀) ）＝0

同时物料中的水份不同，物料引起的介质损耗也不同，改变了腔体的Q值，其振荡频率ω也应改变：

ω = ω ′ ϵ 1 2 1 - ( 1 2 Q ) 2 ]]>

用本实用新型对精煤、酒精、小麦进行水份测量，其水份引起的频偏分别为：精煤1.2兆赫／％、酒精1～2兆赫／％、小麦1.8兆赫／％。

为避开高价的微波段数字频率计，使用本实用新型时可用双腔混频法。

为使造价更低，也可用单腔进行功率鉴测。

本实用新型也可作为独立的信号源使用。稳定性达到10^－5。

和RDT传感器相比，本实用新型的测量范围广，对水份引起的频偏大，灵敏度高，而且结构更为简单，易制作、成本低。

附图1为RDT传感器系统框图。图中1为被测物料，2为谐振腔传感器，3为0～500兆赫频率计，4为晶体管放大器，5为功率电源。

附图2为RDT传感器结构示意图。图中6为终端短路平面，7为平行线谐振导体，8为内部电容电极，9为被测物料A或B，10为外部电极，11为环形耦合器。

附图3为自激励同轴腔水份测量传感器结构示意图。图中12为截止波导，13为谐振腔外导体，14为谐振腔内导体，15为绝缘导电套筒，16为耦合环，17为谐振腔短路端，18为屏蔽盒。

本实用新型的最佳实施例：用一个四分之一波长的同轴腔，在腔的短路端附近用一微波晶体管T自行激励起1.3千兆赫，10～20毫瓦的微波振荡。T的集电极接地。基极和套在内导体（14）上的绝缘导电套筒（15）相接，形成一个电容C，起能量反馈作用。基极和发射极分别接L₁、L₂，由穿心电容C₁、C₂引出到屏蔽盒（18）接直流偏置电路。L₁、L₂用直径为0.5毫米的漆包线绕成直径为3mm的线圈，圈数4～7圈。C₁、C₂为510微微法～4700微微法的穿心电容，C₁L₁、C₂L₂起高频退耦作用。外导体（13）开路端沿伸，形成一个截止波导（12），样品也就放在这里。若用于随线实时测量，截止波导（12）段可以不用，让物料连续从开路端通过。测试信号用耦合环耦合（16），从腔的短路端引出。