br>對于特定物料是無量綱常數(shù)，可W通過系統(tǒng)標(biāo)定得到 其數(shù)值。
[0086] 第四步進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，
[0087] 系統(tǒng)標(biāo)定的具體做法如下；采用一塊含水的物料樣本（含水率不為零，可采用干 燥物料預(yù)先定量加濕獲得），先用本實用新型所述微波雷達(dá)測水儀進(jìn)行一次測試，由（式 5)、（式7)得到參數(shù)^、r。然后對該樣品采用水含量標(biāo)準(zhǔn)測試方法（依據(jù)GB/T462-2003 《紙和紙板水份的測定》或GB/T12087-2008《淀粉水分測定烘箱法》等國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法） 測得其準(zhǔn)確含水率W。。根據(jù)（式8)，可解出：
[008引
[0089] 經(jīng)過標(biāo)定后，微波雷達(dá)測水儀即可W用于該類物料含水率在線測試。其計算過程 為由（式1)、（式2)計算a;、@1，再由（式3)(式4)計算e。/、e。/'，之后由（式5)~ (式7)計算i、r，最后根據(jù)（式8)得到物料含水量。
[0090] 本實用新型提出的微波雷達(dá)測水?dāng)?shù)據(jù)處理方法是基于包含物料介質(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理論模型，具有理論上的精確性。數(shù)據(jù) 處理中近似假設(shè)在校準(zhǔn)測試頻率和f2上系統(tǒng)具有相等的固有損耗因子和傳輸相位可能 引入誤差，但在系統(tǒng)設(shè)計時fi、f2相差通常小于100MHz，而或f2一般采用20GHzW上頻 段，相對工作帶寬小于0. 5%，因此該假設(shè)引入的誤差可W忽略。
[0091] 為了達(dá)到0. 1 %W上的測試精度，測試距離R需要0. 1 %W上相對精度，同時雷達(dá) 測量的各信號分量應(yīng)具備0. 1 %W上的幅度精度。為此，根據(jù)實際的測試距離R，需要保證 雷達(dá)接收到的信標(biāo)信號具有40地W上的信噪比，該可W通過設(shè)計適當(dāng)?shù)睦走_(dá)發(fā)射功率來 實現(xiàn)。一般對于20GHz工作頻率，測試距離R=Im，接收噪聲系數(shù)3地，接收機(jī)噪聲帶寬 50曲Z，為保證該信噪比所需發(fā)射功率小于ImW。同時，雷達(dá)發(fā)射信號頻率應(yīng)具有由于1(T5W 上準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。
[0092] 雷達(dá)型微波測水儀器的工作方法可W采用W下步驟：
[0093] 1、根據(jù)應(yīng)用要求（物料尺寸、測水儀安裝空間等），確定所需的測試距離；
[0094] 2、參考（式8)、（式22)選擇雷達(dá)工作頻率fl、f2,考慮到系統(tǒng)工作帶寬，fl、f2般 取Ku頻段W上；選擇信標(biāo)器開關(guān)調(diào)制頻率，其值應(yīng)遠(yuǎn)高于測試環(huán)境下樣品運(yùn)動產(chǎn)生的多普 勒頻率，一般取10~100曲Z;
[0095] 3、根據(jù)安裝使用要求，設(shè)計雷達(dá)天線和信標(biāo)器天線形式，通常選用卿趴天線，天線 增益10~15地；
[0096] 4、根據(jù)步驟2確定的測試距離和步驟3所確定的天線增益，設(shè)計雷達(dá)發(fā)射功率、接 收噪聲系數(shù)和接收機(jī)噪聲帶寬，保證雷達(dá)接收的信標(biāo)信號信噪比大于40地。具體設(shè)計可參 考雷達(dá)系統(tǒng)方程；
[0097] 5、根據(jù)步驟4所確定的雷達(dá)設(shè)計參數(shù)，按附圖2所示原理框圖構(gòu)建雷達(dá)主機(jī)；按照 附圖3構(gòu)建信標(biāo)器等部件；
[009引 6、根據(jù)步驟2所確定的測試距離、測試樣品放置方式和操作顯示要求，設(shè)計一體 化機(jī)架；
[0099] 7、根據(jù)所述雷達(dá)型微波測水儀的工作原理和（式1)~（式9)的雷達(dá)測試數(shù)據(jù)處 理原理及系統(tǒng)標(biāo)定原理，設(shè)計數(shù)據(jù)處理軟件；
[0100] 8、根據(jù)雷達(dá)型微波測水儀操作顯示或測試應(yīng)用自動控制要求，設(shè)計合理的人機(jī)操 作界面和與上位機(jī)及下位機(jī)的接口；
[0101] 9、進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)集成，完成雷達(dá)型微波測水儀系統(tǒng)構(gòu)建。
[010引如上所述，則能很好的實現(xiàn)本實用新型。
【主權(quán)項】
1. 雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：包括以下部件： 機(jī)架底座（7):用于放置待測物料樣品（8); 微波雷達(dá)主機(jī)（1):用于發(fā)射連續(xù)單頻微波信號用以透射待測物料樣品（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); 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(jī)（1); 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(jī)（1)，微波雷達(dá)主機(jī) (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(jī)（1)的輸出數(shù)據(jù)并計算出待測物料樣品的含水量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：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，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 出的中頻正交分量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：微波雷達(dá)主機(jī)位于機(jī)架 底座（7)正上方，信標(biāo)器（3)位于微波雷達(dá)主機(jī)的正下方，信標(biāo)器（3)設(shè)置在機(jī)架底座（7) 上，微波雷達(dá)主機(jī)（1)的微波雷達(dá)天線（2)面向機(jī)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(jī)，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(jī)（1)的頻率選 擇信號端連接，微波雷達(dá)主機(jī)（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。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：機(jī)架底座（7)開有凹槽， 信標(biāo)器⑶和信標(biāo)器⑶的信標(biāo)器天線⑷都設(shè)置在凹槽內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：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匹配連接，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。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：所述微波 雷達(dá)主機(jī)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。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：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)、定向耦合器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，定向耦合器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。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：功率檢測單元包括順次 鏈接的定向耦合器B、檢波器、放大器，定向耦合器B接收發(fā)射單元的連續(xù)單頻微波信號。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷達(dá)型微波測水儀器，其特征在于：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。
【專利摘要】本實用新型公開了雷達(dá)型微波測水儀器，包括以下部件：機(jī)架底座：用于放置待測物料樣品；微波雷達(dá)主機(jī)：用于發(fā)射連續(xù)單頻微波信號用以透射待測物料樣品，并接收信標(biāo)器發(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；信標(biāo)器：用于接收透射待測物料樣品后的微波信號，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(jī)；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(jī)，微波雷達(dá)主機(jī)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(jī)的輸出數(shù)據(jù)并計算出待測物料樣品的含水量。
【IPC分類】G01N22/04
【公開號】CN204705599
【申請?zhí)枴緾N201520425770
【發(fā)明人】陳德育, 陽安源
【申請人】四川萊源科技有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月18日