[發(fā)明專利]利用諧振腔微擾法快速檢測非金屬物質(zhì)密度的裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910012465.8
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101943653A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜勁松;高宏亮;高潔;叢日剛;蘇浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01N9/24
• 分類號: G01N9/24
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 李曉光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非金屬物質(zhì)密度檢測技術(shù)，具體的說是一種利用諧振腔微擾法在線檢測被測物質(zhì)密度的裝置及方法。

背景技術(shù)

在生產(chǎn)過程中，非金屬物質(zhì)例如藥品、煙草及茶葉等，往往需要在線檢測和控制產(chǎn)品的密度。傳統(tǒng)的秤量法只適用于被測物在靜態(tài)或低速運(yùn)動的狀態(tài)下測量，不能夠在線快速檢測。

目前常用的物質(zhì)密度在線檢測方法主要有放射物質(zhì)檢測法和紅外檢測法等。放射物質(zhì)檢測法測量精度高，穩(wěn)定性好，但隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及放射物質(zhì)對人體帶來的傷害，現(xiàn)在漸漸被其他方式所取代；紅外檢測法雖然對人體沒有傷害，但是檢測過程受被測物質(zhì)本身和外界影響大，使其測量精度不高，不適用于高精度檢測場合。

微波是指頻率在300MHz到300GHz之間的電磁波，由于它具有波長短、頻帶寬、方向性好和貫穿能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，已在許多方面均有應(yīng)用，如微波加熱、微波探傷等。根據(jù)非金屬材料能夠在穿過諧振腔時產(chǎn)生微擾的特性，可以用來在線準(zhǔn)確測量非金屬物質(zhì)的密度。目前利用微波檢測物質(zhì)密度的裝置已有應(yīng)用，但是理論基礎(chǔ)不足，測量精度不高，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種速度快，精度高、穩(wěn)定性好，與被測物不接觸，無污染的利用諧振腔微擾法在線檢測被測物質(zhì)密度的裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種利用諧振腔微擾法在線檢測被測物質(zhì)密度的裝置包括：諧振腔、微波發(fā)生器、微波檢波器、信號控制處理模塊以及溫度控制模塊，其中，諧振腔的輸入端與微波發(fā)生器相連，輸出端接有微波檢波器，溫度控制端通過溫度控制模塊與信號控制處理模塊相連；信號控制處理模塊的調(diào)制信號與微波發(fā)生器相連，微波檢波器輸出的電壓信號接至信號控制處理模塊。

所述諧振腔為圓柱形腔體，其軸中心位置兩端開口，在圓柱形腔體側(cè)壁安裝接收探針和發(fā)射探針；所述信號控制處理模塊包括鋸齒波發(fā)生單元、D/A轉(zhuǎn)換單元、第一A/D轉(zhuǎn)換單元、信號前級處理單元以及信號處理分析單元，其中鋸齒波發(fā)生單元的輸出端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換單元與微波發(fā)生器相連；A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端接有微波檢波器的幅度-頻率信號，輸出端經(jīng)信號前級處理單元接至信號處理分析單元；所述溫度控制模塊包括第二A/D轉(zhuǎn)換單元、PID溫度控制單元及繼電器，其中PID溫度控制單元通過A/D轉(zhuǎn)換單元接有溫度傳感器，輸出的控制信號經(jīng)執(zhí)行裝置接至設(shè)于諧振腔外表面的加熱裝置。

本發(fā)明一種利用諧振腔微擾法在線檢測被測物質(zhì)密度的方法，包括以下步驟：

通過微波發(fā)生器產(chǎn)生微波信號，向諧振腔發(fā)送；

諧振腔由接收探針接收微波信號，在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生電磁場；

將運(yùn)行中的被測物經(jīng)諧振腔的中心通孔通過；

通過諧振腔的發(fā)射探針檢測其通過被測物后的微波信號，得到幅度-頻率特性曲線；

在幅度-頻率特性曲線上提取參數(shù)進(jìn)行處理和計算，得到當(dāng)前被測物的密度。

所述微波信號通過以下方法產(chǎn)生：

信號處理模塊產(chǎn)生頻率為10KHz以上、峰峰值為2±0.5V的鋸齒波信號作為微波發(fā)生器的調(diào)制信號，使微波發(fā)生器產(chǎn)生幅度恒定、頻率隨控制電壓線性變化的微波信號。

所述被測物密度計算公式如下：