基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征在于:包括微波发生器和与微波发生器相连的鉴相器、定向耦合，定向耦合通过检波器与鉴相器相连，鉴相器与低通滤波器相连，低通滤波器依次与输出接口、数据采集卡和PC机相连，定向耦合与微波天线相接，微波天线与微波反射板相对安装，微波天线与微波反射板之间通过样品。本实用新型根据水的极化特性，让造纸毛毯或者纸张通过微波测量装置，根据信号相位变化测量其含水量，采用了二次透射测量即反射法，对样品进行测量，这比传统的一次透射具有更好的测量准确性。综上其设计合理、精确度高、成本较低、通用性好、工作效率高，有效解决了现有技术的不足。
【专利说明】基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量设备，尤其是涉及一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置。
【背景技术】
[0002]随着科学研究的发展和生产技术的进步水分的定量分析已被列为各类物质理化分析的基本项目之一，作为各类物质的一项重要的质量指标。纸张水分含量对印刷影响很大，水分太低，纸质发脆，印刷中易产生静电；含量过高，将会使油墨难以干燥。水分变化对纸的各种特性影响也很大，随着水分的变化，其定量、抗张强度、柔韧性、耐折度等都将发生变化，纸张尺寸也会发生伸缩，甚至发生卷曲、翘边、起皱、荷叶边等现象。
[0003]纸张水分分析在工业生产活动中占有相当重要的地位。目前常用的测量物料水分的方法包括:烘干法、中子法、电容法、红外反射法和微波法等。这些方法都有一些产品，但都存在一些缺点。
[0004]烘干法:将样品在规定条件下加热，把其中的水分蒸发掉，再称量剩下的干物质的质量，与初始总质量进行比较确定水分含量。这种方法原理简单且能够得到物料水分的准确值，但是这种方法制作样品复杂，耗时长。
[0005]中子法:通常采用中子慢化法和快中子穿透的方法测量物料中氢元素的含量，再根据氢元素的含量确定水分含量。这种方法的问题是容易受到物料中有机物影响，而且放射源会辐射中子，存在辐射防护问题。
[0006]电容法:通过测量物料的电导率确定物料的水分含量。这种方法容易受物料本身特性、物料粒度、物料堆积密度等的影响，导致测量结果不准确。
[0007]红外反射法:根据在某些波长的条件下，水对红外光的吸收大于其他波段来测量物料的水分含量。这种方法存在的问题是只能测量浅表面的水分，对于较厚的物料无法准确测量。
[0008]随着科学技术的发展，人们对纸张材料的加工处理提出了新的更高的要求。作为关键工艺参数，湿度的在线检测倍受关注，它直接影响到工艺的可靠性、优良性。为此国家明确指出，用先进技术提升、改造造纸等传统产业，提升技术势在必行。
实用新型内容
[0009]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置。本实用新型根据水的极化特性，让造纸毛毯或者纸张通过微波测量装置，通过测量微波通过含水造纸毛毯或者纸张前后的相位变化，亦可测量出造纸毛毯或者纸张的水含量。综上其设计合理、精确度高、成本较低、通用性好、工作效率高，有效解决了现有技术的不足。
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征在于:包括微波发生器和与所述微波发生器相连的鉴相器、定向耦合，所述定向耦合通过检波器与鉴相器相连，所述鉴相器与低通滤波器相连，所述低通滤波器依次与输出接口、数据采集卡和PC机相连，所述定向耦合与微波天线相接，所述微波天线与微波反射板相对安装，所述微波天线与微波反射板之间通过样品。
[0011]上述的一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述微波发生器为型号AV1486的微波信号发生器。
[0012]上述的一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述鉴相器为异或门鉴相电路。
[0013]上述的一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述检波器为运放组成的精密检波电路。
[0014]上述的一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述微波天线为喇叭形。
[0015]采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为:
[0016]1、本实用新型根据水的极化特性，让造纸毛毯或者纸张通过微波测量装置，通过测量微波通过含水造纸毛毯或者纸张前后的相位变化，亦可测量出造纸毛毯或者纸张的水含量，提出了一种新的测量方法——微波相位比较法。
[0017]2、本实用新型基于此方法设计了测量装置，采用了二次透射测量即反射法，对样品进行测量，这比传统的一次透射具有更好的测量准确性。
[0018]综上所述，本实用新型设计合理、精确度高、成本较低、通用性好、工作效率高，有效解决了现有技术的不足。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例的整体结构框图；
[0020]图2为本实用新型的异或门鉴相波形图。
[0021]图3为本实用新型的鉴相器输出平均电压^波形图。
[0022]附图标记说明:
[0023]其中:
[0024]1、微波发生器；2、鉴相器；3、低通滤波器；4、检波器；
[0025]5、输出接口 ；6、定向耦合；7、数据采集卡；
[0026]8、微波天线；9、PC机；10、样品；11、微波反射板。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0028]如图1所示，基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征在于:包括微波发生器I和与所述微波发生器I相连的鉴相器2、定向耦合6，所述定向耦合6通过检波器4与鉴相器2相连，所述鉴相器2与低通滤波器3相连，所述低通滤波器3依次与输出接口
5、数据采集卡7和PC机9相连，所述定向耦合6与微波天线8相接，所述微波天线8与微波反射板11相对安装，所述微波天线8与微波反射板11之间通过样品10。
[0029]本实施例中，所述微波发生器I为型号AV1486的微波信号发生器。
[0030]本实施例中，所述鉴相器2为异或门鉴相电路。[0031]本实施例中，所述检波器4为运放组成的精密检波电路。
[0032]本实施例中，所述微波天线8为喇叭形。
[0033]实际使用过程中，微波发生器I产生微波检测信号，经微波发生器I发射的微波分成两路，一路作为参考信号直接进入鉴相器2，另一路通过微波天线8辐射，经待测样品10后反射再进入鉴相器2，通过待测样品10的微波将发生相移，相移的大小是样品10含水量的函数，参考信号与经样品产生相移的信号在鉴相器2中进行鉴相，结果经过低通滤波器3后输出。鉴相器2为一异或门电路，具有如下特点:两个输入信号，只有一者输入为“I”电平，另一个输入为“O”电平的情况下，输出方为“I”电平，而且在其它情况下输出皆为“O”电平，其鉴相输出波形如图2。异或门电路输出波形Vd周期为T/2，即为输入波形周期的一半。为此，可求得鉴相器2输出电压的平均值巧，其波形见图3，所以，异或门电路具有三角形鉴相特性。仔细设计和调节微波传输电路和电子测量电路的参数，可以实现，当纸张含水量低于20%时，有O〈 0C〈 Ji。这样，在设计要求的纸张含水量为O?20%的范围内，由鉴相器2输出，再经过低通滤波器3后电压的平均值Vd与相位差Θ c成正比(见上式)，而Θ c又是待测纸张含水量的函数，通过测量Vd即可完成对纸张含水量的测量。维持微波频率不变，在样品10中顺次放入九种不同水含量的纸张样品，测量对应输出电压Vd平均值。信号电压由数据采集卡7送入PC机9，程序对测量数据进行处理后转换成水含量在显示器上显示。
[0034]本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征在于:包括微波发生器(I)和与所述微波发生器(I)相连的鉴相器(2)、定向耦合(6)，所述定向耦合(6)通过检波器(4)与鉴相器(2)相连，所述鉴相器(2)与低通滤波器(3)相连，所述低通滤波器(3)依次与输出接口(5)、数据采集卡(7)和PC机(9)相连，所述定向耦合(6)与微波天线(8)相接，所述微波天线(8)与微波反射板(11)相对安装，所述微波天线(8)与微波反射板(11)之间通过样品(10)。
2.根据权利要求书I所述的基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述微波发生器(I)为型号AV1486的微波信号发生器。
3.根据权利要求书I所述的基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述鉴相器(2)为异或门鉴相电路。
4.根据权利要求书I所述的基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述检波器(4)为运放组成的精密检波电路。
5.根据权利要求书I所述的基于微波相位变化测量造纸毛毯湿度的装置，其特征是:所述微波天线(8)为喇叭形。
【文档编号】G01N22/04GK203786055SQ201420059004
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】周骏, 谢宗国, 戴永君, 周兴富, 阳安源, 廖洁 申请人:四川环龙技术织物有限公司