[發明專利]一種基于微波傳感技術的濕度連續測量方法

無效

• 申請號: 200910023403.7
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN101609055A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 李鵬飛;景軍鋒;賀曉宇
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所
• 代理人: 羅 笛

1.一種基于微波傳感技術的濕度連續測量方法，其特征在于，利用一種測量裝置，該裝置包括絲桿傳動部分和微波傳感檢測部分，其中的

絲桿傳動部分包括前絲杠(5)和后絲杠(10)，前絲杠(5)的一端設置有驅動前絲杠(5)轉動的伺服電動機a(6)，后絲杠(10)的一端設置有驅動后絲杠(10)轉動的伺服電動機b(12)；

微波傳感檢測部分包括設置在前絲杠(5)一側表面上的依次連接的微波信號源(1)、隔離器(2)、可變衰減器(3)、發射天線(4)，所述的微波信號源(1)還通過連接線纜a(7)和伺服電動機a(6)相連接，還包括設置在后絲杠(10)一側表面上的依次連接的直流放大模塊(11)、檢波器(9)、接收天線(8)，所述的直流放大模塊(11)還通過連接線纜b(13)和伺服電動機b(12)相連接，所述的發射天線(4)和接收天線(8)相對設置；

利用上述裝置，該方法具體按照以下步驟實施：

步驟1：接通微波信號源(1)電源，微波信號源(1)發送微波，微波信號通過隔離器(2)、可變衰減器(3)后由發射天線(4)發射，接收天線(8)接收微波信號后由檢波器(9)檢測，再由直流放大模塊(11)將微波信號轉換成標準電流信號，得到發射天線(4)和接收天線(8)之間無測量材料時的電壓值V₁；

步驟2：發射天線(4)與接收天線(8)之間的距離設置為40cm-60cm，以被測織物(14)為中心，把發射天線(4)和接收天線(8)放置于被測織物(14)上下兩邊，接通電源，伺服電動機a(6)帶動微波信號源(1)、隔離器(2)、可變衰減器(3)、發射天線(4)在前絲杠(5)上作勻速直線運動，同時，伺服電動機b(12)帶動直流放大模塊(11)、檢波器(9)和接收天線(8)在后絲杠(10)上做勻速直線運動，前絲杠(5)上的運動速度和后絲杠(10)上的運動速度相同；

步驟3：接通微波信號源(1)電源，微波信號源(1)發送微波，微波信號通過隔離器(2)、可變衰減器(3)后由發射天線(4)發射，經過被測織物后得到衰減的信號，接收天線(8)接收衰減的信號后由檢波器(9)檢測，再由直流放大模塊(11)將它轉換成標準電流信號，得到衰減后的發射天線(4)和接收天線(8)之間有測量材料時的電壓值V₂；

步驟4：得到被測織物含水率和測量電壓值的關系，具體步驟為：

a.建立等效介電常數和含水率的關系

M=11+ρmρw·1k]]>

式中，M為被測織物含水率，ρ_w為水的密度，ρ_m為干織物的密度，ε_r1為水的相對介電常數，ε_rm為被測織物的等效介電常數；

b.建立等效介電常數和衰減系數的關系

ϵrm=(α·λ0π·1tgδ)2]]>

式中，ε_rm為被測織物的等效介電常數，α為衰減系數，λ₀為微波在真空中的波長，δ為介質損耗角；

c.建立測量電壓值和衰減系數的關系

e-αx=(V1V2)2]]>

式中，x為被測織物的厚度，α為衰減系數，V₁，V₂分別為發射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時，模塊終端所顯示的電壓值；

d.根據步驟a、b、c建立的關系式得到被測織物含水率和測量電壓值的關系

M=11+ρmρw·(ϵr1·s2d24·(lnV1V2·λ0π·1tgδ·s1)2)15]]>

式中，ρ_w為水的密度，ρ_m為干織物的密度，被測織物的面積為s，厚度為d，ε_r1為水的相對介電常數，δ為介質損耗角，s₁為天線所覆蓋的面積，λ₀為微波在真空中的波長，V₁，V₂分別為發射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時，模塊終端所顯示的電壓值；

步驟5：將步驟1得到的發射天線(4)和接收天線(8)之間無測量材料時的電壓值V₁、步驟3得到的發射天線(4)和接收天線(8)之間有測量材料時的電壓值V₂代入到步驟4織物含水率和測量電壓值的關系式中，計算得到被測織物的含水率。