] 圖中的附圖標(biāo)記分別表示為；1、微波雷達(dá)主機，2、微波雷達(dá)天線，3、信標(biāo)器，4、信 標(biāo)器天線，5、數(shù)據(jù)處理終端，6、一體化機架，7、機架底座，8、待測物料樣品。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實用新型的實施 方式不限于此。
[0027] 實施例1 :
[002引如圖1所示，雷達(dá)型微波測水儀器，包括機架底座7、微波雷達(dá)主機1、信標(biāo)器3、數(shù) 據(jù)處理終端5，
[0029] 機架底座7 ;用于放置待測物料樣品8和信標(biāo)器3 ;
[0030] 微波雷達(dá)主機1 ;用于發(fā)射連續(xù)單頻微波信號用W透射待測物料樣品8,并接收信 標(biāo)器3發(fā)射的信標(biāo)信號，并將輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理終端5 ;
[0031] 信標(biāo)器3 ;用于接收透射待測物料樣品8后的微波信號，并將接收到的微波信號進(jìn) 行調(diào)制形成信標(biāo)信號，并將信標(biāo)信號發(fā)射到微波雷達(dá)主機1 ;
[0032] 數(shù)據(jù)處理終端；數(shù)據(jù)處理終端輸出頻率選擇信號給微波雷達(dá)主機1，微波雷達(dá)主 機1根據(jù)頻率選擇信號輸出相應(yīng)頻率的連續(xù)單頻微波信號，數(shù)據(jù)處理終端還用于接收微波 雷達(dá)主機1的輸出數(shù)據(jù)并計算出待測物料樣品的含水量。
[0033] 所述輸出數(shù)據(jù)包括參考時鐘信號、連續(xù)單頻微波信號的功率檢測信號，還包括連 續(xù)單頻微波信號與信標(biāo)信號進(jìn)行正交混頻后輸出的中頻同相分量W及中頻正交分量。
[0034] 根據(jù)上述各個裝置，本實用新型的工作原理是：待測物料樣品放置在微波雷達(dá)主 機和信標(biāo)器之間，測試時，在數(shù)據(jù)處理終端控制下，雷達(dá)發(fā)射依次發(fā)射兩個頻率的連續(xù)單頻 微波信號，連續(xù)單頻微波信號透射待測物料樣品后，連續(xù)單頻微波信號被信標(biāo)器3接收后 進(jìn)行調(diào)制形成信標(biāo)信號，信標(biāo)器3并轉(zhuǎn)發(fā)信標(biāo)信號，信標(biāo)信號透射待測物料樣品后被微波 雷達(dá)主機接收，微波雷達(dá)主機每次接收到信標(biāo)信號后，分別測試信標(biāo)信號相對于連續(xù)單頻 微波信號的同相分量（I)和正交分量怕）的幅度，并將I、Q幅度信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端 5進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理終端5中，基于包含物料介質(zhì)、水和空氣3種成分混合介質(zhì)的復(fù)介電 常數(shù)模型和水的介電弛豫模型，利用兩個連續(xù)單頻微波信號頻率上的I、Q幅度信息和預(yù)存 的系統(tǒng)校準(zhǔn)參數(shù)，處理得到混合介質(zhì)中物料介質(zhì)和水重量比，從而得到物料體含水量，即水 的重量占含水物料重量百分比，測試精度可達(dá)0. 1%。
[0035] 如圖1所示，從結(jié)構(gòu)上來說；微波雷達(dá)主機位于機架底座7正上方，信標(biāo)器3位于 微波雷達(dá)主機的正下方，信標(biāo)器3設(shè)置在機架底座7上，微波雷達(dá)主機1的微波雷達(dá)天線2 面向機架底座，信標(biāo)器3的信標(biāo)器天線4面向微波雷達(dá)主機，數(shù)據(jù)處理終端5的頻率選擇信 號輸出端與微波雷達(dá)主機1的頻率選擇信號端連接，微波雷達(dá)主機1的輸出數(shù)據(jù)端與數(shù)據(jù) 處理終端5的數(shù)據(jù)輸入端連接。在上述結(jié)構(gòu)中，還包括設(shè)置在機架底座7上的一體化機架 6,微波雷達(dá)主機安裝在一體化機架6上，數(shù)據(jù)處理終端5也安裝在一體化機架6上。優(yōu)選 的，機架底座7開有凹槽，信標(biāo)器3和信標(biāo)器3的信標(biāo)器天線4都設(shè)置在凹槽內(nèi)。
[0036] 如圖3所示；信標(biāo)器3要實現(xiàn)接收透射待測物料樣品8后的微波信號，并將接收到 的微波信號進(jìn)行調(diào)制形成信標(biāo)信號，并將信標(biāo)信號發(fā)射到微波雷達(dá)主機1，因此優(yōu)選的所述 信標(biāo)器3包括電池、開關(guān)驅(qū)動器B、方波振蕩器、反射式微波單刀單擲開關(guān)、匹配負(fù)載，電池 均與開關(guān)驅(qū)動器B、方波振蕩器供電連接，開關(guān)驅(qū)動器B與反射式微波單刀單擲開關(guān)進(jìn)行驅(qū) 動連接，方波振蕩器與開關(guān)驅(qū)動器B連接，反射式微波單刀單擲開關(guān)與匹配負(fù)載匹配連接， 反射式微波單刀單擲開關(guān)還與信標(biāo)器3的信標(biāo)器天線4連接。
[0037] 如圖2所示，優(yōu)選的，所述微波雷達(dá)主機包括發(fā)射連續(xù)單頻微波信號的發(fā)射單元、 連續(xù)單頻微波信號的功率檢測單元、連續(xù)單頻微波信號與信標(biāo)信號進(jìn)行正交混頻的正交混 頻單元。優(yōu)選的，所述發(fā)射單元包括順次鏈接的開關(guān)驅(qū)動器A、單刀雙擲開關(guān)、定向禪合器 A、發(fā)射天線；開關(guān)驅(qū)動器A受頻率選擇信號的控制，單刀雙擲開關(guān)受開關(guān)驅(qū)動器A的控制， 定向禪合器A接收單刀雙擲開關(guān)的輸出信號生成連續(xù)單頻微波信號給發(fā)射天線，單刀雙擲 開關(guān)還受鎖相頻率源A和鎖相頻率源B的控制，鎖相頻率源A和鎖相頻率源B都接收晶體 振蕩器的振動信號，晶體振蕩器同時發(fā)送參考時鐘信號給數(shù)據(jù)處理終端。優(yōu)選的，功率檢測 單元包括順次鏈接的定向禪合器B、檢波器、放大器，定向禪合器B接收發(fā)射單元的連續(xù)單 頻微波信號。優(yōu)選的，正交混頻單元包括順次鏈接的接收天線、低噪聲放大器、正交混頻器， 正交混頻器接收發(fā)射單元的連續(xù)單頻微波信號或接收功率檢測單元的連續(xù)單頻微波信號， 接收天線接收信標(biāo)器3發(fā)送的信標(biāo)信號，信標(biāo)信號經(jīng)過低噪聲放大器的放大后通過正交混 頻器與連續(xù)單頻微波信號進(jìn)行正交混頻，正交混頻器輸出2路正交混頻信號，一路正交混 頻信號輸出到中頻濾波器A、再經(jīng)過中頻放大器A輸出中頻同相分量信號給數(shù)據(jù)處理終端， 另一路正交混頻信號輸出到中頻濾波器B、再經(jīng)過中頻放大器B輸出中頻正交分量信號給 數(shù)據(jù)處理終端。微波雷達(dá)天線2包括上述的接收天線和發(fā)射天線。
[003引雷達(dá)型微波測水儀器的含水量測算方法為：
[0039] 第一步：測量微波雷達(dá)天線2和信標(biāo)器天線4出口面之間的距離R。在整機裝配 后R即可準(zhǔn)確測定，測量相對誤差應(yīng)達(dá)到0. 1%W下。
[0040] 第二步：校準(zhǔn)測試得到無量綱系統(tǒng)常數(shù)。
[0041] 校準(zhǔn)測試的具體步驟如下：
[0042] 在沒有物料樣品時，微波雷達(dá)主機1依次發(fā)射的頻率和f2 (fi<f2)的微波信號進(jìn) 行校準(zhǔn)測試。頻率間隔應(yīng)滿足
[0043]
[0044] C是真空光速，I 是含水物料在頻率或f2上復(fù)介電常數(shù)模值的最大值，可 事先估計。
[0045] 設(shè)頻率為fi(i= 1，2)時，微波雷達(dá)收到的信標(biāo)信號的同相分量和正交分量幅度 分別為li和Q1，發(fā)射信號通過禪合器禪合部分功率，檢波產(chǎn)生監(jiān)測電壓Vi，計算如下參量：
[0048] Xi，y多與后續(xù)處理運算。
[0049] 進(jìn)一步求出系統(tǒng)無量綱常數(shù)
[00加]
[0化1] 式中Am是頻率對應(yīng)的真空波長，可根據(jù)頻率值和真空光速計算。
[005引第立步；待測物料樣品測定，求出。
[0化3] 待測物料樣品測定的具體步驟如下：當(dāng)放置有待測物料樣品后，同樣在頻率和 f2進(jìn)行兩次測試，在頻率fi時雷達(dá)接收到的信標(biāo)信號的同相分量和正交分量幅度分別為 1/和Q/，計算如下參量：
[0056] 求出角度4i(0《4i< 2 31)滿足；
[0057]
[005引
[0化9] 求出存在物料樣品時頻率為fi的電磁波空間復(fù)傳播常數(shù)丫i的實部0i和虛部ai 如下：
[0062] 式中n;是正整數(shù)，取值如下；
[0063] 叫二fix(f1Td)，叫二ni+m
[0064] 上式中fix( ?)是下取整函數(shù)，Td是電磁波傳輸時間。
[0071] 式中e。/、e分別是頻率為時有物料樣品情況下電磁波傳播路徑復(fù)介電常 數(shù)的實部和虛部。設(shè)電磁波傳播空間的空氣、干燥物料和水的體積比分別為P，q，r，p+q+r =1，則：
[007引ed' -jed" =Pea+qed+reW
[007引式中e。、ed、e分別是空氣、干燥物料和水的介電常數(shù)，el，P+q甘=1。通 常干燥物料沒有介電損耗，故Ed為正實數(shù)。根據(jù)水的介電弛豫模型，水的介電常數(shù)為：
[0074]
[0075] 其中80和e4. 9分別是水的直流和無限高頻率介電常數(shù)。T是水的 介電弛豫時間，純水T>2Xl(Tiis，對含在不同物料中的水T具有不同的值。
[0076] 設(shè)&' = -1) +K公。-1)，根據(jù)得到eei'、eei"，求得
[0077]
[007引上式中b的值為
[0079]
[0080] 其中b。是為了避免含水量趨于0時產(chǎn)生過量誤差的穩(wěn)定常數(shù)，一般取為l(T6fi。
[0081] 然后求出
[0082]
[008引最后，得到物料含水率W(重量比）為；
[0084]
[0085] 上式中參蠻<