自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：包括可調(diào)諧微波諧振器、微波探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，可調(diào)諧微波諧振器由微波諧振腔、光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)和觸發(fā)器組成，觸發(fā)器輸出端與微波諧振腔連接，光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)與微波諧振腔于同一軸線相對(duì)安裝；微波探測(cè)系統(tǒng)由微波反射鏡、漫反射板和熱像儀組成，微波反射鏡接收來(lái)自微波諧振腔的微波，微波反射鏡將接收的微波反射到漫反射板上，熱像儀采集漫反射板的漫反射像；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)由控制電路板、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、圖像采集卡和計(jì)算機(jī)組成，控制電路板的輸出端與觸發(fā)器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出端與光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)連接，控制電路板與圖像采集卡和計(jì)算機(jī)雙向通信連接，圖像采集卡的輸入端與熱像儀、計(jì)算機(jī)的輸出端連接。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、測(cè)量范圍寬、精度高、靈活性好、可實(shí)現(xiàn)紙張水分在線測(cè)量，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
【專利說(shuō)明】自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微波檢測(cè)系統(tǒng)，尤其是涉及一種自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]微波是一種高頻電磁波，物質(zhì)對(duì)微波的吸收和反射性能主要取決于物質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)。在微波頻段，水的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它固體物質(zhì)材料，當(dāng)微波通過(guò)含水物質(zhì)時(shí)，由水分引起的微波能量的損耗遠(yuǎn)大于其它干物質(zhì)所引起的損耗，物質(zhì)中的含水量將顯著的影響其復(fù)合介電常數(shù)，測(cè)量通過(guò)物質(zhì)的微波功率衰減、相位變化、諧振頻率等與介電常數(shù)相關(guān)的物理量，就可測(cè)量物質(zhì)的含水率，此即為微波水分儀的測(cè)量原理。
[0003]應(yīng)用微波技術(shù)測(cè)量物質(zhì)的含水量，能在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量，且處理方便，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量過(guò)程中不易受到物質(zhì)的顏色、結(jié)構(gòu)等的影響，并可檢測(cè)物質(zhì)內(nèi)部的水分含量，測(cè)量結(jié)果更具有代表性，因此有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]紙張水分檢測(cè)是一種對(duì)水分檢測(cè)要求較高的領(lǐng)域，因?yàn)榧垙埖膽?yīng)用范圍廣，用途多，在一些特殊領(lǐng)域?qū)垙埖暮烤纫笥绕鋰?yán)格，比如卷煙用紙、書(shū)法繪畫(huà)用紙等，研制出高精度新型傳感器，開(kāi)發(fā)出更精確、穩(wěn)定以及測(cè)量范圍廣的儀表，具有重要的意義。目前紙張含水率檢測(cè)的方法主要有密度法、電容法、短波吸收法、微波法等，但上述方法檢測(cè)效果不理想。
[0005]因此，研究寬范圍、精度高、靈活性好、可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量的微波法紙張水分測(cè)量裝置意義重大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其通過(guò)閉環(huán)反饋設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)控制光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)調(diào)整方位，使微波諧振腔輸出最好質(zhì)量的微波，達(dá)到精確檢測(cè)紙張水分的目的。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、測(cè)量范圍寬、精度高、靈活性好、可實(shí)現(xiàn)紙張水分在線測(cè)量，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括可調(diào)諧微波諧振器、微波探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，所述可調(diào)諧微波諧振器由微波諧振腔、光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)和觸發(fā)器組成，所述觸發(fā)器輸出端與微波諧振腔連接，所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)與微波諧振腔于同一軸線相對(duì)安裝；所述微波探測(cè)系統(tǒng)由微波反射鏡、漫反射板和熱像儀組成，所述微波反射鏡接收來(lái)自微波諧振腔的微波，所述微波反射鏡將接收的微波反射到漫反射板上，熱像儀采集漫反射板的漫反射像；所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)由控制電路板、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、圖像采集卡和計(jì)算機(jī)組成，所述控制電路板的的輸出端與觸發(fā)器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出端與光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)連接，所述控制電路板與圖像采集卡和計(jì)算機(jī)雙向通信連接，所述圖像采集卡的輸入端與熱像儀、計(jì)算機(jī)的輸出端連接。
[0008]上述的自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述微波諧振腔為一種開(kāi)路同軸微波諧振腔。
[0009]上述的自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)的光柵一級(jí)衍射率為95%。
[0010]上述的自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接控制完成轉(zhuǎn)動(dòng)和定位。
[0011]上述的自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述觸發(fā)器控制微波諧振腔發(fā)出的微波脈沖與熱像儀的時(shí)序同步。
[0012]采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0013]1、本實(shí)用新型通過(guò)閉環(huán)反饋設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)控制光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)調(diào)整方位，使微波諧振腔輸出最好質(zhì)量的微波，達(dá)到精確檢測(cè)紙張水分的目的。
[0014]2、本實(shí)用新型因?yàn)樵O(shè)有自動(dòng)調(diào)諧的光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)控制微波諧振腔輸出微波，可以有效地克服信號(hào)源幅值穩(wěn)定性及空間干擾對(duì)測(cè)量精度的影響。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的諧振腔等效單調(diào)諧回路模型。
[0017]其中:1、微波諧振腔；2、光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)；3、微波反射鏡；
[0018]4、漫反射板；5、熱像儀；6、觸發(fā)器；7、控制電路板；
[0019]8、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；9、圖像采集卡；10、計(jì)算機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括可調(diào)諧微波諧振器、微波探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，所述可調(diào)諧微波諧振器由微波諧振腔1、光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)2和觸發(fā)器6組成，所述觸發(fā)器6輸出端與微波諧振腔I連接，所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)2與微波諧振腔I于同一軸線相對(duì)安裝；所述微波探測(cè)系統(tǒng)由微波反射鏡3、漫反射板4和熱像儀5組成，所述微波反射鏡3接收來(lái)自微波諧振腔I的微波，所述微波反射鏡3將接收的微波反射到漫反射板4上，熱像儀5采集漫反射板4的漫反射像；所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)由控制電路板7、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8、圖像采集卡9和計(jì)算機(jī)10組成，所述控制電路板7的的輸出端與觸發(fā)器6和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8相連，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8的輸出端與光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)2連接，所述控制電路板7與圖像采集卡9和計(jì)算機(jī)10雙向通信連接，所述圖像采集卡9的輸入端與熱像儀5、計(jì)算機(jī)10的輸出端連接。
[0022]本實(shí)施例中，所述微波諧振腔I為一種開(kāi)路同軸微波諧振腔。
[0023]本實(shí)施例中，所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)2的光柵一級(jí)衍射率為95%。
[0024]本實(shí)施例中，所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)2通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8直接控制完成轉(zhuǎn)動(dòng)和定位。
[0025]本實(shí)施例中，所述觸發(fā)器6控制微波諧振腔I發(fā)出的微波脈沖與熱像儀5的時(shí)序同步。
[0026]如圖2所示，其為諧振腔等效單調(diào)諧回路模型，其中L、G、C0、C1、C2分別等效為諧振腔的電感、內(nèi)部損耗、內(nèi)部電容、保護(hù)蓋及被測(cè)樣品的影響，大量試驗(yàn)證明紙張水分是關(guān)于諧振腔3dB帶寬b和諧振頻率f的非線性函數(shù)，通過(guò)分析函數(shù)的特性就可間接測(cè)量紙張水分的含量。
[0027]首先計(jì)算機(jī)10發(fā)出命令，由控制電路板7給出信號(hào)通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8控制直驅(qū)交流伺服電機(jī)帶動(dòng)光柵電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)到某一譜線的理論位置，在該位置附近一個(gè)小角度范圍內(nèi)由圖像采集卡9提取熱像儀5的場(chǎng)同步信號(hào)通過(guò)控制電路板7觸發(fā)微波諧振腔I發(fā)射一組微波脈沖，該組脈沖通過(guò)微波反射鏡3到漫反射板4，熱像儀5采集到其漫反射像，并通過(guò)圖像采集卡9存入計(jì)算機(jī)硬盤(pán)，由所開(kāi)發(fā)的光斑鑒別軟件對(duì)該組光斑進(jìn)行鑒別并反饋回結(jié)果，由直驅(qū)交流伺服電機(jī)帶動(dòng)光柵電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)2至輸出微波最好的位置，即可完成對(duì)可調(diào)諧微波諧振腔的自動(dòng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)樣品水分含量的最佳測(cè)量。
[0028]本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括可調(diào)諧微波諧振器、微波探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，所述可調(diào)諧微波諧振器由微波諧振腔(I)、光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)(2)和觸發(fā)器(6)組成，所述觸發(fā)器(6)輸出端與微波諧振腔(I)連接，所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)(2)與微波諧振腔(I)于同一軸線相對(duì)安裝；所述微波探測(cè)系統(tǒng)由微波反射鏡(3)、漫反射板(4)和熱像儀(5 )組成，所述微波反射鏡(3 )接收來(lái)自微波諧振腔(I)的微波，所述微波反射鏡(3)將接收的微波反射到漫反射板(4)上，熱像儀(5)采集漫反射板(4)的漫反射像；所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)由控制電路板(7)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8)、圖像采集卡(9)和計(jì)算機(jī)(10)組成，所述控制電路板(7)的的輸出端與觸發(fā)器(6)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8)相連，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8)的輸出端與光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)(2)連接，所述控制電路板(7)與圖像采集卡(9)和計(jì)算機(jī)(10)雙向通信連接，所述圖像采集卡(9)的輸入端與熱像儀(5)、計(jì)算機(jī)(10)的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述微波諧振腔(I)為一種開(kāi)路同軸微波諧振腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)(2)的光柵一級(jí)衍射率為95%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述光柵與電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)(2)通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8)直接控制完成轉(zhuǎn)動(dòng)和定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)調(diào)整的微波諧振腔水分測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述觸發(fā)器(6)控制微波諧振腔(I)發(fā)出的微波脈沖與熱像儀(5)的時(shí)序同步。
【文檔編號(hào)】G01N22/04GK203949881SQ201420059153
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】周駿, 謝宗國(guó), 戴永君, 周興富, 陽(yáng)安源, 廖潔 申請(qǐng)人:四川環(huán)龍技術(shù)織物有限公司