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专利名称：利用单极天线阻抗检测物质水分含量的方法
所属领域本发明涉及一种利用单极天线阻抗检测物质水分含量的方法。
背景技术：
利用单极天线阻抗来检测物质水分含量的方法目前还没有，与之相关的是利用微波对水分的敏感性来检测物质水分含量。
利用微波对水分的敏感性来检测物质水分含量的方法有两种，即透射波法和反射波法。所谓透射波法，即让微波穿过被测物质，用接收器检测透射波的相位和强度，并据此分析被测物质的水分含量。所谓反射波法就是检测被测物质相对微波的第一界面反射波的强度，并依据该反射波的强度分析物质的水分含量。上述两种方法都要求微波源定向发射微波，因此其天线为方向性较强的口径天线，如喇叭天线、抛物面天线等。透射波法和反射波法对微波源及其传输系统的稳定性有十分严格的要求，微波发射的功率或频率的微小变化都会对检测结果产生较大的影响。因此其检测设备的制造要求严格、成本较高。

发明内容
本发明的目的是提出一种新的物质水分含量的检测方法，它的检测原理是单极天线的电压驻波比是其几何尺寸、工作频率及被测物质电磁参数的函数，被测物质的电磁参数又是其水分含量的函数。在确定单极天线的几何尺寸和工作频率以后，其电压驻波比就与被测物质的水分含量具有对应关系，在一定的水分含量变化范围内，该对应关系是一一对应的。由于单极天线的电压驻波比对微波源的功率和频率的微小变化不敏感，因此对微波源和其传输系统稳定性的要求都降低了，检测设备的制造成本较低，检测精度容易提高。
使用该方法检测物质水分含量的装置和连接关系如图1所示。检测的步骤为(1)将检测装置按照图1所示连接好；(2)将单极天线置入被测物质内部；(3)启动微波源；(4)在驻波表或功率计上读出电压驻波比或正反向功率；(5)根据电压驻波比值和事先的标定曲线确定物质的水分含量。
本发明还可以通过以下步骤提高检测的精度
(1)将单极天线全部置入被测物质内部，单极天线的两端距被测物质顶面和底面5.0cm以上，在单极天线的直径方向上，单极天线的表面距被测物质与容器的交界面10.0cm以上。如果能够保证单极天线在容器内的相对位置固定，则上述的两个距离可分别减小为3.0cm和6.0cm；(2)由于驻波表或功率计测量的电压驻波比实际上是单极天线和馈线共同的电压驻波比，因此馈线及其连接状况对测量精度有明显影响。将图1中3、4、5的位置相对固定，并将所有的连接方式采用焊接将有利于提高测量的精度。


图1为本发明方法的检测装置及其连接关系图，图中1为盛装被测物质的容器，2为被测物质，3为单极天线，4为馈线，5为驻波表或功率计，6为屏蔽电缆，7为固态微波源。
图2为使用本发明方法对煤油中水分含量进行检测的标定曲线。
具体实施例方式使用本发明方法检测煤油中水分含量的实例。
(1)标定检测装置具体为盛装煤油的容器是直径30cm、高30cm的塑料桶，被测物质为煤油，单极天线为直径0.5mm、长度120.0mm的钢丝，馈线为50Ω屏蔽电缆，数字式功率计，50Ω连接屏蔽电缆，以及5.5w、430MHz的固态微波源。
按照图1所示的连接关系进行连接；再将天线置入煤油中，天线处于塑料桶的中心，天线的两端距煤油的顶底面均为10.0cm；启动微波源；在数字式功率计上读出正反向功率，换算出电压驻波比。煤油中的起始水分为5.0％，然后人工逐渐增加水分含量(为了使水分能在煤油中均匀地分散，试验中采用了油包水型乳化剂)，对应不同的水分含量测量了单极天线电压驻波比的变化过程，得出标定曲线如图2所示。电压驻波比与水分含量之间具有一一对应关系，在水分含量为5％至28％(体积比)范围内，该对应关系具有良好的线性，采用线性函数拟合，其相关系数的平方达到0.9948。
(2)检测对于一煤油和水的均匀混合物，为检测其中水分的含量，将其倒入上述的塑料桶中，天线在该混合物中的位置与上述一致。启动微波源，读出正反向功率，换算得单极天线的电压驻波比为8.7。依据图2的标定曲线，计算得该煤油和水的混合物中水分含量为10.7％。
权利要求
1.一种利用单极天线阻抗检测物质水分含量的方法，其特征在于该检测方法包括以下步骤(1)将单极天线置入被测物质内部作为水分检测的传感器；(2)利用水分含量已知的该物质，测量单极天线在其内部时的电压驻波比，得出标定曲线；(3)对水分含量未知的该物质，测量单极天线在其内部时的电压驻波比，依据标定曲线计算出该物质的水分含量。
全文摘要
本发明涉及一种利用单极天线阻抗检测物质水分含量的方法。首先对于水分含量已知的物质，将单极天线置入其内部，测量该单极天线的电压驻波比，而后逐渐增加水分含量，测量得到电压驻波比与水分含量的关系曲线，称为标定曲线。再在同样条件下、采用同样的方法对于水分含量未知的物质测量单极天线的电压驻波比值，依据标定曲线即可计算出该物质的水分含量。该方法主要用来检测液体、散粒体等物质的水分含量。
文档编号G01N22/04GK1614399SQ200410065349
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者汤雷 申请人:汤雷