[发明专利]一种基于扫频技术的谐振式微波水分检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于扫频技术的谐振式微波水分检测装置及方法，其中，谐振式微波水分检测装置包括微波处理板、电源板、微波激励腔和微波谐振腔，所述的电源板用于给微波处理板供电；所述的微波激励腔和微波谐振腔相对间隔放置，形成用于待检测材料穿过的介质区域；所述的微波激励腔上设有1G发射探针、3G发射探针和接收探针；所述的微波处理板包括MCU、基频发生器、扫频器、功率放大器、频率合成器、数字开关、1G滤波器、3G滤波器、检波器、接收放大器、AD转换模块和DA转换模块。本发明采用测量微波谐振腔的谐振频点偏移量来指示物体的含水量，使用扫频技术快速寻找到谐振频点，可以提高检测精度和效率。

技术领域

本发明属于微波应用技术领域，尤其是涉及一种基于扫频技术的谐振式微波水分检测装置及方法。

背景技术

目前，测量物体表面水分的方式有很多种，如采用红外反射法测量水分或者采用微波水分仪测量水分。

红外反射测水分，通过物体不同含水对特定波长红外线反射率的不同来反应含水量。如公开号为CN2150555Y的中国专利文献公开了一种测量固体物料水分的红外反射水分计，包括光源、单色器、光路装置及测量装置。但红外线反射主要发生在物体表面，只能测量表面平且厚度小的物品。

目前大多数微波水分仪采用对微波的信号衰减量和相位偏移计算来得出被测物的含水率，前期要对特定厚度的被测物体进行标定来对数据拟合，而生产过程中被测物体往往厚度不一致，导致测量结果不精确。

如公开号为CN103399022A的中国专利文献公开了一种烟包在线微波水分检测方法及系统，包括：(1)获取烟包叶片内部水分；(2)获得在线微波水分测量装置的衰减A与相位差P测量分量；(3)建立内部水分与衰减A和相位差P测量分量的数学模型，利用所述数学模型预测烟包内部水分。然而，在测量厚度大的物品时，信号幅度衰减严重，测出的相位误差将变大。

同时，被测物体到微波源的距离会影响信号幅度，要提高精度还要增加测距传感器。

另外，微波腔体温度变化，会引起信号相位偏移。使用温度传感器测量腔体温度和利用已知加温实验得到温度补偿值可以消除温度带来的影响，但是每个腔体特性的差异会导致补偿值不一致，则每个腔体都需要重新加温测试来修正。在工业应用中腔体可能需要运动，而经过的位置温度较大，温度传感器反应不够快，波动也会大，在高速运动中无法正确消除温度带来的偏差。

发明内容

本发明提供了一种基于扫频技术的谐振式微波水分检测装置及方法，采用测量微波谐振腔的谐振频点偏移量来指示物体的含水量，使用扫频技术快速寻找到谐振频点，可以提高检测精度和效率。

一种基于扫频技术的谐振式微波水分检测装置，包括微波处理板、电源板、微波激励腔和微波谐振腔，所述的电源板用于给微波处理板供电；所述的微波激励腔和微波谐振腔相对间隔放置，形成用于待检测材料穿过的介质区域；所述的微波激励腔上设有1G发射探针、3G发射探针和接收探针；

所述的微波处理板包括MCU、基频发生器、扫频器、功率放大器、频率合成器、数字开关、1G滤波器、3G滤波器、检波器、接收放大器、AD转换模块和DA转换模块；

所述的MCU用于控制扫频器和基频发生器的输出、数字开关的通道选择、DA转换模块的输出，以及对AD转换模块发送的数字信号进行存储和处理；

所述的基频发生器用于接收MCU的控制信号，输出900Mhz或2900Mhz的信号；

所述的扫频器用于接收MCU的控制信号，在设定时间内输出从频率P至频率Q的微波信号；

所述的功率放大器用于将扫频器输出的微波信号放大；

所述的频率合成器用于将基频发生器的输出信号与功率放大器放大的微波信号合成最终频率的信号；