專利名稱：利用微波對織物含水率在線檢測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織印染技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用微波對織物含水率在線檢測的方法。

背景技術(shù)：
織物的含水率是染整工藝過程中關(guān)鍵指標(biāo)中的關(guān)鍵，它不僅衡量著產(chǎn)品的質(zhì)量，還有利于節(jié)約能源，因此，在染整工藝中實(shí)現(xiàn)對織物含水率的測量是必不可少的。隨著近代物理測試技術(shù)的應(yīng)用，含水率的測量方法是多種多樣的，總的分為直接與間接兩大類。直接法中最具代表性的為烘箱法。然而，目前應(yīng)用最多的是間接測量法，所謂間接測量法是利用某引起物理量，如電阻、介電系數(shù)、外來輻射的吸收等和材料含水率間的關(guān)系間接測得含水率。它以不必趕出材料中的水分為其特征，以快速為其特點(diǎn)。主要有電阻法、電容法、紅外法等，但也存在其局限性。
(1)烘箱法它是利用電阻絲加熱箱內(nèi)的空氣，使水分子獲得足夠的汽化能，從而脫離纖維，所以從溫度上來講應(yīng)當(dāng)高于水的沸點(diǎn)。在此同時(shí)降低箱內(nèi)相對濕度以提高烘干效率。用烘箱法測定含水率耗電量大，時(shí)間長，并容易損壞試樣；同時(shí)，由于纖維內(nèi)的一些油脂或其他物質(zhì)的揮發(fā)，影響測定結(jié)果的真實(shí)性；再是在升溫情況下，稱衡條件不良，也往往引起誤差，且不能對水分進(jìn)行在線測量，無法對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行在線控制。
(2)電阻法電阻(導(dǎo))法是應(yīng)用最早的水分電測方法，是利用物體的直流電阻或電導(dǎo)隨其含水量的不同而變化的原理設(shè)計(jì)的。織物干的時(shí)候?qū)щ娦阅芎艿?，而水分對物料電阻的影響較大，在低水分區(qū)范圍內(nèi)，這些吸濕物料的水分與電阻呈對數(shù)關(guān)系，當(dāng)含水量增加時(shí)，電阻值減小，此即電阻法的測量原理。采用兩個(gè)電極把被測介質(zhì)夾緊，或者使兩個(gè)電極插入介質(zhì)中，通過檢測介質(zhì)的電阻值進(jìn)而得出介質(zhì)含水量。利用此方法，材料中的伴生物、雜質(zhì)、油劑、漿料等以及靜電積聚都對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。再是，對不同纖維，不同的儀器有一定的適用范圍，即使同一種纖維如品質(zhì)相差較大，也會(huì)有一定的誤差。
(3)電容法電容法這種方法把織物作為電介質(zhì)，通過測量織物的介電常數(shù)來測量其含水量。由于用電容式傳感器測量電容時(shí)，在電容兩端還有一個(gè)并聯(lián)的電導(dǎo)成分，因此總的變化是由電容與電導(dǎo)的比值來反映的，因此只要測量出相應(yīng)的值即可以測量出水分的含量。這種儀器測試結(jié)果的影響因素與電阻測濕儀基本相同，只是它可以不接觸試樣，但這種儀器，構(gòu)造上比電阻測濕儀復(fù)雜，穩(wěn)定性也比較差。
(4)紅外法紅外法又稱紅外線吸收法，此法是利用材料對紅外線特征吸收光譜的吸收量隨含水量而變的原理測試水分的，也是利用水對紅外線不同的波長有不同的吸收率，而吸收量又與材料中的含水有關(guān)，水在紅外區(qū)某些波段上出現(xiàn)強(qiáng)烈的吸收帶。紅外線吸收法的特點(diǎn)是不與被測織物接觸，響應(yīng)速度很快，可測導(dǎo)電性物質(zhì)，但目前尚存在不足之處，表現(xiàn)在它的穩(wěn)定性還受到其他一些因素的影響，例如試樣的溫度、密度、容器的材料形狀尺寸、周圍環(huán)境以及其他測試條件等。
針對上面4種方法暴露的問題，我們提出了一種利用微波對織物含水率進(jìn)行在線檢測的方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用微波對織物含水率在線檢測的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的測量時(shí)間長；容易損壞試樣；不能在線檢測；誤差大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；穩(wěn)定性差的問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種利用微波對織物含水率在線檢測的方法，采用一種利用微波對織物含水率在線檢測的裝置，該裝置包括微波電路單元和數(shù)據(jù)處理單元，微波電路單元包括通過無線信號(hào)依次連接的微波信號(hào)源、隔離器、可變衰減器、發(fā)射天線、接收天線、檢波器和直流放大模塊，數(shù)據(jù)處理單元包括通過無線信號(hào)相連接的數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW開發(fā)平臺(tái)， 該方法按照以下步驟實(shí)施 步驟1接通微波信號(hào)源電源，微波信號(hào)源發(fā)送微波，微波信號(hào)通過隔離器、可變衰減器后由發(fā)射天線發(fā)射，接收天線接收微波信號(hào)后由檢波器檢測，再由直流放大模塊將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，得到發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料時(shí)的電壓值V1，通過數(shù)據(jù)采集卡將無測量材料時(shí)的電壓值V1輸入到計(jì)算機(jī)中； 步驟2將被測織物放置在發(fā)射天線和接收天線之間，保持發(fā)射天線和接收天線位置固定，且發(fā)射天線和接收天線的軸心在一條直線上； 步驟3接通微波信號(hào)源電源，微波信號(hào)源發(fā)送微波，微波信號(hào)通過隔離器、可變衰減器后由發(fā)射天線發(fā)射，經(jīng)過被測織物后得到衰減的信號(hào)，接收天線接收衰減的信號(hào)后由檢波器檢測，再由直流放大模塊將它轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，得到衰減后的發(fā)射天線和接收天線之間有測量材料時(shí)的電壓值V2，通過數(shù)據(jù)采集卡將衰減后的電壓值V2輸入到計(jì)算機(jī)中，利用LabVIEW平臺(tái)對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，具體處理步驟如下 a.建立等效介電常數(shù)和含水率的關(guān)系 式中，M為織物的含水率，ρw為水的密度，ρm為被測織物的密度，εr1為水的相對介電常數(shù)，εrm為混合物的等效介電常數(shù)； b.建立等效介電常數(shù)和衰減系數(shù)的關(guān)系 式中，δrm為混合物的等效介電常數(shù)，α為衰減系數(shù)，λ0為微波在真空中的波長，δ為介質(zhì)損耗角； c.建立測量電壓值和衰減系數(shù)的關(guān)系 式中，x為介質(zhì)的厚度，α為衰減系數(shù)，V1，V2分別為發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時(shí)，模塊終端所顯示的電壓值； d.建立含水率和測量電壓值的關(guān)系 式中，ρw為水的密度，ρm為被測物的密度，待測織物的面積為s，厚度為d，εr1為水的相對介電常數(shù)，δ為介質(zhì)損耗角，s1為天線所覆蓋的面積，λ0為微波在真空中的波長，V1，V2分別為發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時(shí)，模塊終端所顯示的電壓值； 步驟4將步驟1得到的發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料時(shí)的電壓值V1、步驟3得到的發(fā)射天線和接收天線之間有測量材料時(shí)的電壓值V2代入到步驟3含水率和測量電壓值的關(guān)系式中，計(jì)算得到被測織物的含水率。
本發(fā)明的有益效果是，采用微波電路單元和數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行微波信號(hào)的傳輸處理，通過測定微波衰減量變化的電壓值，計(jì)算得到織物的含水率，實(shí)現(xiàn)織物含水率的在線檢測，測量精度高，對織物不會(huì)造成破壞或污染，測量范圍廣。



圖1是本發(fā)明檢測方法采用的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1.微波信號(hào)源，2.隔離器，3.可變衰減器，4.發(fā)射天線，5.接收天線，6.檢波器，7.直流放大模塊，8.數(shù)據(jù)采集卡，9.LabVIEW開發(fā)平臺(tái)。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
微波指頻率為300MHz～300GHz的電磁波，即波長在1m到1mm之間的電磁波。當(dāng)微波在濕材料中傳播時(shí)，由于水分子是強(qiáng)極性偶極子，水分子受到微波電場的作用將產(chǎn)生很強(qiáng)的取向極化，微波的能量損耗主要表現(xiàn)為偶極子的取向極化損耗，能量損耗的大小與水分子的多少有關(guān)。所以可把能量的衰減值作為含水率的一種度量，計(jì)算出能量衰減值和檢測值之間的關(guān)系，最終確定出含水率和檢測值的對應(yīng)關(guān)系。
織物上的水分有多種狀態(tài)，大致可以分為纖維吸收水和織物上的自由水兩大類。水分含量的多少，一般以其含水重與纖維濕重之比的百分率稱之為含水率(％)來表示，其計(jì)算公式如下 式中G-織物的濕重；Gm-織物的干重；M-含水率。
本發(fā)明利用微波對織物含水率進(jìn)行在線檢測的方法，采用一種利用微波對織物含水率在線檢測的裝置，包括微波電路單元和數(shù)據(jù)處理單元， 微波電路單元包括通過無線信號(hào)依次連接的微波信號(hào)源1、隔離器2、可變衰減器3、發(fā)射天線4、接收天線5、檢波器6和直流放大模塊7。
數(shù)據(jù)處理單元包括通過無線信號(hào)相連接的數(shù)據(jù)采集卡8和LabVIEW開發(fā)平臺(tái)9。
采用的微波信號(hào)源1是固態(tài)信號(hào)源，該固態(tài)信號(hào)源采用GaAs體效應(yīng)管和高Q諧振腔，用于產(chǎn)生微波信號(hào)，并將該微波信號(hào)送入隔離器2，在外加電源作用下，產(chǎn)生3厘米波信號(hào)，中心頻率為10GHz，輸出功率為34mw。
發(fā)射天線4和接收天線5上的微波傳感器傳送攜帶包含含水率信息的微波信號(hào)，它的主要功能是將微波信號(hào)源1發(fā)射的微波變?yōu)樽杂煽臻g及介電材料中傳播的微波。根據(jù)天線系統(tǒng)的收發(fā)互易性原則，接收天線5和發(fā)射天線4可以為同種天線。發(fā)射天線4用于把微波信號(hào)通過天線上的傳感器發(fā)射到接收天線5；接收天線5用于接收發(fā)射天線4發(fā)射的微波信號(hào)；本發(fā)明方法中使用的微波發(fā)射和接收元件是100LHA100型透鏡天線，這種天線主要應(yīng)用于厘米波段。透鏡天線的工作頻率f＝10GHz，口徑D＝100mm，增益最大值G＝20.6dB。
微波信號(hào)源1產(chǎn)生的功率由于負(fù)載不匹配而引起反射，這些反射回來的功率到達(dá)不匹配的信號(hào)源時(shí)，將產(chǎn)生第二次反射功率，疊加在信號(hào)源直接產(chǎn)生的微波信號(hào)上一起向負(fù)載傳輸。為了減小這種反射功率的影響，就必須設(shè)置隔離器2。隔離器2用于減小微波信號(hào)源1產(chǎn)生的反射功率對傳遞的微波信號(hào)的影響；微波測濕為小功率傳輸，使用場移式隔離器。對隔離器2的要求是正向衰減要小，通常要求小0.5dB；反向衰減要大，通常要求大于20dB；隔離比要大，即反向衰減與正向衰減之比大愈好；駐波比愈小愈好；工作頻帶要寬，一般相對帶寬可達(dá)10％左右。
可變衰減器3相當(dāng)于低頻電阻器件，用來調(diào)節(jié)傳輸系統(tǒng)中功率電平的大小。在波導(dǎo)中放上涂有微波吸收材料的衰減片，便可構(gòu)成波導(dǎo)型結(jié)構(gòu)的吸收式衰減器，微波測濕中使用這種衰減器較多。
檢波器6是用來檢測微弱微波信號(hào)相對功率的指示器，用于檢測接收天線5接收到的微波信號(hào)。它由檢波晶體管和檢波接頭組成，其原理都是利用了二極管反向截止的特性進(jìn)行檢波，提取有用信號(hào)。檢波器6的主要技術(shù)指標(biāo)有正切靈敏度、頻率響應(yīng)、輸入電壓駐波比等。
直流放大模塊7用于將接收到的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4mA～20mA電流信號(hào)。
數(shù)據(jù)處理單元包含了數(shù)據(jù)采集卡及PC機(jī)等硬件結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集卡8用于采集轉(zhuǎn)換后的微波信號(hào)中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，采用USB-6009型數(shù)據(jù)采集卡，其接口形式為USB接口，即通用串行總線，它是近年開發(fā)出來的個(gè)人計(jì)算機(jī)外設(shè)總線傳輸接口。這種接口連接簡單，可在不斷電的情況下進(jìn)行連接，且馬上就可使用，具有‘即插即用’的功能。NIUSB-6009數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過8通道、12位模擬輸入、2個(gè)模擬輸出、12條DIO線以及1個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)了多功能數(shù)據(jù)采集，通過USB接口供電，不需要任何外接電源。包括用于直接信號(hào)連接可拆卸螺孔端子、用于支持外部設(shè)備以及傳感器1個(gè)板載參考電壓、提供低噪音高精度的4層電路板，以及高達(dá)±35v的模擬輸入過電壓保護(hù)。
LabVIEW開發(fā)平臺(tái)9用于處理采集到的微波信號(hào)中的數(shù)據(jù)，得到織物含水率。系統(tǒng)中采集到的電壓信號(hào)為浮地信號(hào)，采用的測量方式為差分測試系統(tǒng)，此系統(tǒng)測量可以抑制共模電壓。本系統(tǒng)的軟件開發(fā)是在虛擬儀器圖形化軟件開發(fā)平臺(tái)LabVIEW7.1下進(jìn)行的。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的要求，系統(tǒng)不僅可以提供實(shí)時(shí)顯示功能，還能提供數(shù)據(jù)及表格的保存功能。
本發(fā)明利用微波對織物含水率在線檢測的方法，具體按照以下步驟實(shí)施 步驟1接通微波信號(hào)源1電源，微波信號(hào)源1發(fā)送微波，微波信號(hào)通過隔離器2、可變衰減器3后由發(fā)射天線4發(fā)射，接收天線5接收微波信號(hào)后由檢波器6檢測，再由直流放大模塊7將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，得到發(fā)射天線(4)和接收天線(5)之間無測量材料時(shí)的電壓值V1，通過數(shù)據(jù)采集卡8將電壓值V1輸入到計(jì)算機(jī)中； 步驟2發(fā)射天線4與接收天線5之間的距離設(shè)置為40cm，以被測織物為中心，把發(fā)射天線4和接收天線5放置于織物兩邊，保持發(fā)射天線4和接收天線5位置固定，每次測試之前進(jìn)行校準(zhǔn)，并保持收發(fā)天線面與織物平行，且收發(fā)天線的軸心在一條直線上，接通微波信號(hào)源1電源，使輸出微波信號(hào)功率穩(wěn)定； 步驟3微波信號(hào)源1發(fā)送微波，微波信號(hào)通過隔離器2和可變衰減器3由發(fā)射天線4發(fā)射，微波信號(hào)沿傳感器方向傳輸，經(jīng)過含水的被測織物后部分能量被織物中的水分吸收，微波能量衰減，能量衰減后的微波信號(hào)通過接收天線5接收，由檢波器6檢測出微弱的信號(hào)，再由直流放大模塊7將它轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4mA～20mA電流信號(hào)，得到發(fā)射天線(4)和接收天線(5)之間有測量材料時(shí)的電壓值V2，通過數(shù)據(jù)采集卡8將衰減后的電壓值V2輸入到計(jì)算機(jī)中，利用LabVIEW平臺(tái)9對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，具體處理步驟如下 (a)建立等效介電常數(shù)和含水率的關(guān)系 根據(jù)混合物介電常數(shù)的立方根相加律，混合物的等效介電常數(shù)為 對于由水和織物組成的混合物，其等效介電常數(shù)應(yīng)為 式中εr1為水的介電常數(shù)，εr2為干織物的介電常數(shù)，v為濕織物的總體積，vr1為濕織物中水的體積，vr2為織物的體積。
由于本方法的研究對象是紡織材料和水，在其最佳測量頻率段，由水分引起的微波能量的損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于干織物引起的損耗，織物中含水量的多少是決定混合物質(zhì)介電常數(shù)的重要因素，故可以忽略混合介電常數(shù)中織物的介電常數(shù)εr2?？紤]到織物和水混合后，混合物的總體積v近似等于織物的體積vr2，于是式(3)又可以寫為 令于是式(4)可改寫為 εrm＝εr1·k3 (5) 則 由式(1)可知，織物中水的重量Gw＝G-Gm，而G＝mg＝ρvg，于是被測物料的含水率為 (b)建立等效介電常數(shù)和衰減系數(shù)的關(guān)系 當(dāng)微波電場以平面波在x方向上傳播，電磁波垂直穿入均勻介質(zhì)，則電場強(qiáng)的數(shù)學(xué)表述為 E(x，t)＝E0e-αx.ei(βx-αt)＝E0cos(kx-ωt) (8) 由電磁波理論可知 式(8)、式(9)中α為衰減系數(shù)；ω為電磁波角頻；k為圓波數(shù)；ε為介電常量；μ為磁導(dǎo)率；σ為電導(dǎo)率。
由于織物近似不良導(dǎo)體的介質(zhì)，而故可將

展開成二項(xiàng)式級數(shù) 因?yàn)?

以上的項(xiàng)很小，故可作忽略近似，只取上式的前兩項(xiàng)代入式(9)得 由電磁場與電磁波理論可知 式中；λ為微波在介質(zhì)中的波長；εr為相對介電常量；δ為介質(zhì)損耗角。上式中則(12)可以轉(zhuǎn)化成 由上式可知，濕織物的介電常數(shù)εrm與衰減系數(shù)的關(guān)系為 (c)建立測量電壓值和衰減系數(shù)的關(guān)系 微波進(jìn)入有損耗的介質(zhì)時(shí)，微波輸入功率隨衰減常數(shù)呈指數(shù)衰減 P2＝P1e-αx (15) 式中P2為衰減后的微波功率(mw)；P1為輸入微波功率(mw)；α為衰減系數(shù)；x為介質(zhì)的厚度(cm)。當(dāng)介質(zhì)是含有水分的織物時(shí)，微波通過介質(zhì)后，衰減量 將式(15)代入(16)得 本方法采用直流放大模塊，在模塊終端指示儀顯示電壓值，因此需要把微波功率轉(zhuǎn)化成電壓值 式中P為微波功率；V為指示電壓；Z為傳輸線特性阻抗。
在實(shí)際應(yīng)用中，一般將特性阻抗視為不變，即z′≈z″，則由式(16)和式(18)可知 式中V1，V2分別為發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時(shí)，模塊終端所顯示的電壓值。
由式(17)、(19)可知 (d)建立含水率和測量電壓值的關(guān)系 對式(20)兩邊取對數(shù) 得 將上式代入式(14)得 由上式得 上式中，x為微波透過的介質(zhì)的厚度(cm)，由于織物引起的微波的衰減遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水對微波引起的衰減，因此可以忽略織物對微波衰減的影響，在這種情況下，上式中的x可以折算為在透鏡天線覆蓋的面積內(nèi)，微波所透過的水的厚度，即 s1表示天線所覆蓋的面積，而上文中令故vr1＝kv，再由式(6)可知 設(shè)待測織物的面積s，厚度為d，則織物的體積可以表示為v＝s·d，式(26)轉(zhuǎn)化為 由上式得 將上式代入式(6)得 故 將上式代入式(7)得含水率與測量值間的關(guān)系式為 式中，ρw為水的密度，ρm為被測物的密度，待測織物的面積為s，厚度為d，εr1為水的相對介電常數(shù)，δ為介質(zhì)損耗角，s1表示天線所覆蓋的面積，λ0為微波在真空中的波長，V1，V2分別為發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時(shí)，模塊終端所顯示的電壓值。
步驟4將步驟1得到的發(fā)射天線4和接收天線5之間無測量材料時(shí)的電壓值V1、步驟3得到的發(fā)射天線4和接收天線5之間有測量材料時(shí)的電壓值V2代入到步驟3含水率和測量電壓值的關(guān)系式中，計(jì)算得到被測織物的含水率。
本發(fā)明利用微波對織物含水率在線檢測的方法，利用微波衰減法測量織物含水率，在測量過程中并不需要測出具體的介電常數(shù)值，只需要測出表征微波衰減量變化的電壓值，再將測得的電壓值代入到已建立的織物含水率和電壓值的函數(shù)關(guān)系式中，經(jīng)過計(jì)算則可以知道織物的含水率。
權(quán)利要求
1.一種利用微波對織物含水率在線檢測的方法，其特征在于，采用一種利用微波對織物含水率在線檢測的裝置，該裝置包括微波電路單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述的微波電路單元包括通過無線信號(hào)依次連接的微波信號(hào)源(1)、隔離器(2)、可變衰減器(3)、發(fā)射天線(4)、接收天線(5)、檢波器(6)和直流放大模塊(7)，所述的數(shù)據(jù)處理單元包括通過無線信號(hào)相連接的數(shù)據(jù)采集卡(8)和LabVIEW開發(fā)平臺(tái)(9)，
該方法按照以下步驟實(shí)施
步驟1接通微波信號(hào)源(1)電源，微波信號(hào)源(1)發(fā)送微波，微波信號(hào)通過隔離器(2)、可變衰減器(3)后由發(fā)射天線(4)發(fā)射，接收天線(5)接收微波信號(hào)后由檢波器(6)檢測，再由直流放大模塊(7)將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，得到發(fā)射天線(4)和接收天線(5)之間無測量材料時(shí)的電壓值V1，通過數(shù)據(jù)采集卡(8)將無測量材料時(shí)的電壓值V1輸入到計(jì)算機(jī)中；
步驟2將被測織物放置在發(fā)射天線(4)和接收天線(5)之間，保持發(fā)射天線(4)和接收天線(5)位置固定，且發(fā)射天線(4)和接收天線(5)的軸心在一條直線上；
步驟3接通微波信號(hào)源(1)電源，微波信號(hào)源(1)發(fā)送微波，微波信號(hào)通過隔離器(2)、可變衰減器(3)后由發(fā)射天線(4)發(fā)射，經(jīng)過被測織物后得到衰減的信號(hào)，接收天線(5)接收衰減的信號(hào)后由檢波器(6)檢測，再由直流放大模塊(7)將它轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，得到衰減后的發(fā)射天線(4)和接收天線(5)之間有測量材料時(shí)的電壓值V2，通過數(shù)據(jù)采集卡(8)將衰減后的電壓值V2輸入到計(jì)算機(jī)中，利用LabVIEW平臺(tái)(9)對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，具體處理步驟如下
a.建立等效介電常數(shù)和含水率的關(guān)系
式中，M為織物的含水率，ρw為水的密度，ρm為被測織物的密度，εr1為水的相對介電常數(shù)，εrm為混合物的等效介電常數(shù)；
b.建立等效介電常數(shù)和衰減系數(shù)的關(guān)系
式中，εrm為混合物的等效介電常數(shù)，α為衰減系數(shù)，λ0為微波在真空中的波長，δ為介質(zhì)損耗角；
c.建立測量電壓值和衰減系數(shù)的關(guān)系
式中，x為介質(zhì)的厚度，α為衰減系數(shù)，V1，V2分別為發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時(shí)，模塊終端所顯示的電壓值；
d.建立含水率和測量電壓值的關(guān)系
式中，ρw為水的密度，ρm為被測物的密度，待測織物的面積為s，厚度為d，εr1為水的相對介電常數(shù)，δ為介質(zhì)損耗角，s1為天線所覆蓋的面積，λ0為微波在真空中的波長，V1，V2分別為發(fā)射天線和接收天線之間無測量材料和有測量材料時(shí)，模塊終端所顯示的電壓值；
步驟4將步驟1得到的發(fā)射天線(4)和接收天線(5)之間無測量材料時(shí)的電壓值V1、步驟3得到的發(fā)射天線(4)和接收天線(5)之間有測量材料時(shí)的電壓值V2代入到步驟3含水率和測量電壓值的關(guān)系式中，計(jì)算得到被測織物的含水率。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種利用微波對織物含水率在線檢測的方法，采用一種利用微波對織物含水率在線檢測的裝置，包括微波電路單元和數(shù)據(jù)處理單元，微波電路單元包括通過無線信號(hào)依次連接的微波信號(hào)源、隔離器、可變衰減器、發(fā)射天線、接收天線、檢波器和直流放大模塊，數(shù)據(jù)處理單元包括通過無線信號(hào)相連接的數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW開發(fā)平臺(tái)，該方法采用微波電路單元和數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行微波信號(hào)的傳輸處理，通過測定微波衰減量變化的電壓值，計(jì)算得到織物的含水率。本發(fā)明檢測方法測量精度高，對織物不會(huì)造成破壞或污染，測量范圍廣。
文檔編號(hào)G01N22/04GK101571495SQ200910022939
公開日2009年11月4日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者李鵬飛, 景軍鋒, 波 王, 聶魯華, 李嘉琨 申請人:西安工程大學(xué)