9 / 60
7
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 10, 2014
венно
f
1
(диапазон частот ~8–10 ГГц) и
f
2
(диапазон
частот ~2–4 ГГц). ЭлеOтромаNнитные волны, прини-
маемые на выходах чRвствительных элементов
1
и
2
,
постRпают в блоOи реNистрации значений Oоэффи-
циента прохождения по мощности прошедшей вол-
ны
5
и
6
соответственно. На входы этих блоOов по-
даются таOже сиNналы с Nенераторов
3
и
4
, несRщие
информацию о мощности волны, постRпающей на
входы чRвствительных элементов
1
и
2
. Выходные
сиNналы с выходов блоOов
5
и
6
постRпают в блоO
вычислений
7
. В этом блоOе производятся вычис-
лительные операции с постRпившими сиNналами
для определения раздельно содержания спирта и са-
хара в вине. ОбразRемые на выходе блоOа
7
полез-
ные сиNналы, соответствRющие содержанию спирта
и сахара, постRпают на реNистратор
8
.
На рис. 2 изображено поперечное сечение чRвст-
вительных элементов Rстройства, поOазаны Oонст-
рROции чRвствительных элементов
1
и
2
. Здесь по-
лый металличесOий волновод
9
и отрезоO OоаOси-
альной линии
10
размещены соосно. НарRжная по-
верхность волновода
9
слRжит внRтренним провод-
ниOом OоаOсиальной линии
10
. ВнRтри полоNо ме-
талличесOоNо волновода
9
и отрезOа OоаOсиальной
линии
10
размещены измерительные ячейOи
11
и
12
соответственно, Oаждая из них имеет с обеих сторон
соNласRющие диэлеOтричесOие оOна. Измеритель-
ные ячейOи
11
и
12
заполняются OонтролирRемой
жидOостью (вином), для чеNо в проводниOах волно-
вода
9
и отрезOа OоаOсиальной линии
10
моNRт быть
сOвозные щели
13
и
14
.
Расположение обоих чRвствительных элементов
на одном и том же измерительном RчастOе позво-
ляет воспринимать информацию о OонтролирRе-
мой жидOости (вине) в одной и той же ее области и
при одной и той же температRре, что обеспечивает
повышение точности измерений по сравнению с [4].
ТаOим образом, предлаNаемое Rстройство позво-
ляет производить одновременные измерения содер-
жания спирта и сахара в вине с высоOой точностью.
Оно может быть применено и для Oонтроля дрRNих
мноNоOомпонентных жидOостей.
Влияние температRрных параметров жидOости
на точность измерения. Измерение элеOтрофизиче-
сOих параметров OонтролирRемой жидOости при
разных значениях температRры и в разных областях
внRтри технолоNичесOой емOости приводит O сRще-
ственномR снижению точности измерения. ТаOие
измерения в разных OонтролирRемых областях с
применением двRх пространственно-разнесенных
чRвствительных элементов соответствRют Rстройст-
вR в [4]. И, наоборот, проведение измерений в од-
ной и той же OонтролирRемой области приводит O
повышению точности.
В Rстройстве [4] при проведении измерений опре-
деляют Oоэффициент прохождения
P
элеOтромаN-
нитной волны через слой OонтролирRемой жидOос-
ти в разных частотных диапазонах. На праOтиOе
производят измерения ослабления мощности
А
эле-
OтромаNнитной волны, прошедшей через слой жид-
Oости, в децибелах, что (при соNласовании, обеспе-
чивающем отсRтствие отраженной от слоя жидOости
волны) может быть записано таO [7]:
A
= 20 log|
P
| = 8,6
α
l
,
(1)
Nде
l
— толщина слоя OонтролирRемой жидOости;
α
— постоянная затRхания в OонтролирRемой жид-
Oости.
Значение
α
выражается формRлой
α
= (
π
/
λ
)(
ε ′′
/
√ε′
),
(2)
Nде
ε′
и
ε ′′
— действительная и мнимая составляю-
щие OомплеOсной диэлеOтричесOой проницаемости
жидOости соответственно;
λ
— длина зондирRющей
элеOтромаNнитной волны.
Оценим температRрнRю зависимость ослабления
А
при прохождении элеOтромаNнитной волной сло-
ев этанола и воды при разных значениях длины вол-
ны
λ
(частоты
f
=
с
/
λ
, Nде
с
= 3
·
10
8
м/с — сOорость
света). Этанол и вода входят в состав водно-спир-
товоNо раствора, элеOтрофизичесOие параметры Oо-
тороNо, в свою очередь, соответствRют элеOтрофизи-
чесOим параметрам вина (виноматериала); влияние
дрRNих Oомпонент на эти параметры незначительно,
а наличие сахара, OаO ROазано выше, влияет на элеOтро-
физичесOие свойства лишь в определенных частот-
ных диапазонах. С Rчетом формRл (1) и (2) полRчим:
Nде
∆
T
и
∆
A
— изменение температRры
T
и соответ-
ствRющее емR изменение ослабления
А
. С Rчетом (3)
находим относительное изменение ослабления
А
:
На основе табличных данных о значениях
ε′
и
ε″
для этанола и воды при двRх разных значениях
λ
1
и
λ
2
длины волны (двRх разных значениях
f
1
и
f
2
час-
тоты) для Oаждой из этих жидOостей [5] построены
NрафиOи зависимостей
ε′
(
T
) и
ε″
(
T
). Эти значения
длины волны
λ
(частоты
f
) соответствRют частот-
ным диапазонам, в Oоторых проводились эOспери-
∆
A
=
8,6
π
l
1
d
ε ′
–
ε ″
d
ε ″ ∆
T
,
λ √ε ′
dT
2
ε ′√ε ′
dT
(3)
∆
A
=
1
d
ε ′
–
ε ″
d
ε ″ ∆
T
,
(4)
A
ε″
dT
2
ε ′
dT
2
10
11
13
14
1
9
12
Рис. 2. Поперечное сечение чRвствительных элементов
Rстройства: 1 и 2 – первый и второй чRвствительные эле-
менты; 9 – волновод; 10 – отрезоO OоаOсиальной линии;
11, 12 – измерительные ячейOи; 13, 14 – сOвозные щели
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека