專利名稱:自激勵同軸腔水份測量傳感器的制作方法
本實用新型屬于微波非電量測量領(lǐng)域。
現(xiàn)有的國內(nèi)外的微波水份測量儀大部分是測量微波功率變化，再回歸測出介質(zhì)中所對應(yīng)的水份的。與本實用新型最近似是《IEEE》21期1974年第四號第257頁刊載的R.G.Bosisio等人的“RDT”(The Regenerative Digital Transducer)傳感器(見附圖1、附圖2)。
RDT傳感器用的是平行線型諧振腔，振蕩是通過腔和腔外的晶體管放大器 的反饋而形成的，工作頻率低于500兆赫，所以使用0～500兆赫頻率計來測量頻率。RDT傳感器適用于對毛氈、油脂、酒精進(jìn)行水份測量，水份引起的頻偏分別為毛氈0.06兆赫／％、油脂0.1～0.13兆赫／％、酒精0.05兆赫／％。為了避開使用價格昂貴的微波段數(shù)字頻率計，RDT傳感器把工作頻率壓向微波低頻段，沒有發(fā)揮水的介電常數(shù)在1千兆赫左右出現(xiàn)最大值的特點，使測量靈敏度較低。此外，RDT傳感器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，測量范圍不廣。
本實用新型克服了上述不足之處，其要點是把晶體管T等部件裝置在同軸腔內(nèi)部；在同軸腔內(nèi)導(dǎo)體上套一絕緣導(dǎo)電套筒，構(gòu)成能量反饋電容C，形成腔內(nèi)自激振蕩，讓開路端空間空開，完成對物料水份的傳感作用。絕緣導(dǎo)電套筒的內(nèi)徑隨內(nèi)導(dǎo)體的直徑而定，以套上后不松動為最佳，筒的長度為1／50～1／4波長，筒的厚度為0.2～2毫米，絕緣物厚為0.1～0.5毫米。
本實用新型適用于對各種碎屑狀、粉狀固體介質(zhì)或液體、半流體介質(zhì)的含水量的測量。由于物料中的水份不同，其水和介質(zhì)料的復(fù)合介電常數(shù)ε也不同，使腔體所負(fù)載的等效電容C不同，其振蕩頻率應(yīng)由下列公式確定ω′C－ 1/(Z0) Ctg( (ω＇L)/(C0) )＝0同時物料中的水份不同，物料引起的介質(zhì)損耗也不同，改變了腔體的Q值，其振蕩頻率ω也應(yīng)改變ω=ω′ϵ121-(12Q)2]]>用本實用新型對精煤、酒精、小麥進(jìn)行水份測量，其水份引起的頻偏分別為精煤1.2兆赫／％、酒精1～2兆赫／％、小麥1.8兆赫／％。
為避開高價的微波段數(shù)字頻率計，使用本實用新型時可用雙腔混頻法。
為使造價更低，也可用單腔進(jìn)行功率鑒測。
本實用新型也可作為獨(dú)立的信號源使用。穩(wěn)定性達(dá)到10－5。
和RDT傳感器相比，本實用新型的測量范圍廣，對水份引起的頻偏大，靈敏度高，而且結(jié)構(gòu)更為簡單，易制作、成本低。
附圖1為RDT傳感器系統(tǒng)框圖。圖中1為被測物料，2為諧振腔傳感器，3為0～500兆赫頻率計，4為晶體管放大器，5為功率電源。
附圖2為RDT傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中6為終端短路平面，7為平行線諧振導(dǎo)體，8為內(nèi)部電容電極，9為被測物料A或B，10為外部電極，11為環(huán)形耦合器。
附圖3為自激勵同軸腔水份測量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中12為截止波導(dǎo)，13為諧振腔外導(dǎo)體，14為諧振腔內(nèi)導(dǎo)體，15為絕緣導(dǎo)電套筒，16為耦合環(huán)，17為諧振腔短路端，18為屏蔽盒。
本實用新型的最佳實施例用一個四分之一波長的同軸腔，在腔的短路端附近用一微波晶體管T自行激勵起1.3千兆赫，10～20毫瓦的微波振蕩。T的集電極接地?；鶚O和套在內(nèi)導(dǎo)體(14)上的絕緣導(dǎo)電套筒(15)相接，形成一個電容C，起能量反饋作用?；鶚O和發(fā)射極分別接L1、L2，由穿心電容C1、C2引出到屏蔽盒(18)接直流偏置電路。L1、L2用直徑為0.5毫米的漆包線繞成直徑為3mm的線圈，圈數(shù)4～7圈。C1、C2為510微微法～4700微微法的穿心電容，C1L1、C2L2起高頻退耦作用。外導(dǎo)體(13)開路端沿伸，形成一個截止波導(dǎo)(12)，樣品也就放在這里。若用于隨線實時測量，截止波導(dǎo)(12)段可以不用，讓物料連續(xù)從開路端通過。測試信號用耦合環(huán)耦合(16)，從腔的短路端引出。
權(quán)利要求
1.一種由同軸諧振腔、晶體管電路組成的自激勵同軸腔水份測量傳感器，其特征在于晶體管部分是放在諧振腔腔內(nèi)的，傳感器的能量反饋電容是一個套在內(nèi)導(dǎo)體(14)上的絕緣導(dǎo)電套筒式(15)耦合電容。
2.按照權(quán)利要求
1所說的傳感器，其特征在于耦合電容的絕緣導(dǎo)電套筒(15)的內(nèi)徑隨內(nèi)導(dǎo)體(14)的直徑而定。以套上后不松動為最佳。筒的長度為 1/50 ～ 1/4 波長。筒的厚度為0.2～2毫米，絕緣物厚度為0.1～0.5毫米。
專利摘要
一種屬于微波非電量測量領(lǐng)域的工作頻率為1～1.3千兆赫的、自激勵同軸腔水份測量傳感器，其特征在于將原來放在諧振腔腔外的晶體管等部件裝置在同軸型諧振腔腔內(nèi)，并發(fā)明了套在內(nèi)導(dǎo)體上的絕緣導(dǎo)電套筒式耦合電容，使得傳感器結(jié)構(gòu)更為簡單，測量范圍廣、靈敏度提高。本傳感器適用于對各種碎屑狀、粉狀固體介質(zhì)或液體、半流體介質(zhì)的含水量進(jìn)行測量。
文檔編號G01N22/04GK85200299SQ85200299
公開日1986年1月29日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者伏壽椿, 火真棣, 沈成耀 申請人:華東師范大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan