[发明专利]微波流动水体探测传感器

说明书

一种微波流动水体探测传感器，涉及一般利用电磁波测量流体速度的领域，特别适用于探测流动水体中的金属含量和监测流动水体的流量。

现有的流动水体探测传感器，可以说只有用于监测工业废水、污水的流量计中的传感器。这种已有的传感器包括电磁感应式和电容式两种，监测流量时以流体通过传感器时引起的感应电压和电容的变化测出流量。这两种已有的传感器监测流量时，只有当流体全部通过传感器时才能测出实际流量，若有旁流溢出，则不能反映实际流量，所以安装时就需要一定规模的主建工程，并整修排水渠道。本发明提供的微波流动水体探测传感器是用微波探测，且与流体是非接触式的，可以以点代面，安放在排放渠道的适当部位或密封后置入流体中即可，因此避免了上述已有传感器的不足之处，而且造价成本低。

本发明提供的微波流动水体探测传感器的特征在于，由发射微波和接收回波的天线（1）、产生自激振荡的微波振荡器（2）、放大回波信号的回波放大器（3）、保证流体速度同回波信号成一定线性比例关系的比例放大器（4）、四部分组成;天线可以是垂直鞭状、喇叭状或抛物面状;振荡器由三极管BG₁、电容C₂、变容二极管BG₂组成，电容C₂、变容二极管BG₂接在三极管BG₁的集电极和基极之间;回波放大器由三极管BG₃和电容C₃组成，C₃接在BG₃的基极输入前端;比例放大器由两个运算放大器IC₁、IC₂和分别调整IC₁、IC₂放大倍数的可调电阻W₄、W₅组成;回波接收天线与回波放大器之间加有一个高频扼流圈L;传感器的工作电源通过两个稳压集成块IC₃、IC₄的三端输出，其中有一个共同输出端;上述运算放大器靠近电源接脚处设有电容C₆、C₇。

图1为本传感器的电路原理图。

图2为本传感器由A/D转换与计算机和打印机共同构成流动水体流量计或金属含量探测器时的示意图，其中（1）为天线，（2）为微波振荡器，（3）为回波放大器，（4）为比例放大器，（5）为A/D转换，（6）为计算机，（7）为打印机。

下面结合附图进一步说明。

该传感器由微波晶体三极管BG₁C1907等组成一个微波振荡源，BG₁在电容C₂和变容二极管BG₂正反馈下产生自激振荡频率可通过调节电阻W₁来调整二极管BG₂的偏压而改变其内容，从而改变振荡频率。振荡产生的微波信号，由1/4波长垂直鞭状天线向外辐射，为加强电波的指向性和减少流体以外的物体回波干扰，可选用喇叭状或抛物面状天线。与流速相应变化的回波信号由同一振荡天线接收后通过一个高频扼流线圈L，然后经过电容C₃送到三极管BG₃CD9014等组成的回波放大器进行放大，最后送到满足一定增益要求的由两个运算放大器IC₁、IC₂串接组成的比例放大器。可调电阻W₄、W₅是细调每一级运算放大器放大倍数的，使得增益与A/D转换电路相匹配。经过比例放大器的信号经A/D转换送至计算机中，最后由打印机输出测量结果。

现在结合附图介绍一些主要的附件，C₄为消除BG₃可能产生自激振荡的消振电容。接在运算放大器靠近电源接脚处的C₆、C₇是为阻止运算放大器可能出现的低频自激而设。本传感器的正负15V工作电源输出端由两个稳压集成块IC₃7815、IC₄7915的三端输出，其中有一个共同输出端。R₁、C₁回路起低频旁路作用。W₁、W₂、W₃、W₄、W₅为可调电阻或实芯电位器。C₉、C₁₁、C₁₃、C₁₅是为了防止稳压电源可能产生的高频寄生振荡。