180844. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés különböző anyagú minták nedvességtartalmának meghatározására
5 180844 6 az ábécé egyes betűivel jelöltük. A mérő-frekvencia a legkisebb f2 frekvencia érték, a rezonancia-abszorpciós jel keresésénél alkalmazott legkisebb E frekvencia érték, a rezonancia-abszorpciós f frekvencia érték, a jelkeresésnél alkalmazott legnagyobb f4 frekvencia érték, és végül a mérő frekvencia legnagyobb f3 frekvencia érték. A rajz l. ábráján egy FR folyadék és egy SzR szilárd anyag rezonancia görbéje látható, ahol a vízszintes tengelyre a mágneses H térerősséget, illetve f frekvenciát, a függőleges tengelyre pedig az U feszültséget vittük fel. Az üfa folyadékra, az USz pedig a száraz anyagra jellemző amplitúdó érték. Az ábrán feltüntettük az eljárásnál alkalmazott alacsonyabb f, frekvenciát és a magasabb f4 frekvenciát az ezek között lévő tartományt a továbbiakban hangolási tartománynak nevezzük, melynek közepén a rezonancia-abszorpció optimális értékéhez tartozó f frekvencia van. Ennek két oldalán a rezonancia görbén belül az alacsonyabb f2 és a magasabb f3 frekvenciát tüntettük fel, melyek az f, és az f illetve az f és f4 frekvenciák között vannak. Ezek részletesebb ismertetésére a további ábrák kapcsán még visszatérünk. Pontos mérések azt mutatták, hogy az atommag helyén az anyagminta atomjainak közvetlen környezetében lévő elektronok és az atommagok eredő mikrotere kis mértékben megváltoztatja a rezonancia-abszorpciót meghatározó U0 külső tér értékét. Egy jégkristályban pl. a különböző helyen lévő hidrogénatomok más és más értékkel módosítják egy kiszemelt proton helyén a külső mágneses tér értékét és ezért a rezonancia-abszorpciós spektrum jelentősen, kb. 800 A/m értékre kiszélesedik. Vízben a folytonosan mozgó molekulák miatt a protonok a külső tér értékéhez nagyon közelálló átlagos teret éreznek, és ezért a rezonancia-spektrum nagyon éles, 8 A/m, vagy még keskenyebb. Ennek a „mozgási keskenyedésnek” nevezett jelenségnek köszönhető, hogy a vízmolekulákban és a nem-mozgó szerves molekulákban lévő protonok MMR spektrumai jól szétválaszthatok. Előfordulhat (pl. napraforgó, szója, kukorica, stb. esetében), hogy a vizsgált anyag kétféle folyadékot is tartalmai, így az MMR spektrum részben a víztől, részben az olajtól származik. A két járulék szétválasztása is megoldható pusztán a spektrumszélesség alapján (az olaj MMR spektrumszélessége a víznél is sokkal keskenyebb), de a gyakorlatban jobb módszer, ha olyan amplitúdójú rádiófrekvenciás teret alkalmazunk, amelynél az olaj spektruma ún. telítődési effektus miatt már eltűnik és a folyadékspektrum csak a minta nedvességével arányos. A találmány szerinti berendezés egy példakénti kiviteli alakját a 2. ábra szemlélteti, melynek legalább két kimenettel ellátott MMR 13 mérőkészüléke van. Az MMR 13 mérőkészülék két d, g kimenetére szabályozó és kiértékelő 14 készülék kapcsolódik és ezen 14 készülék n, s kímenete vissza van vezetve az MMR 13 mérőkészülék bemenetére. A szabályozó és kiértékelő 14 készüléket az ábrán a szaggatott vonal tünteti fel. A szabályozó és kiértékelő 14 készüléknek automatikus frekvenciaszabályozó-, rezonancia-abszorpció kijelző- és nedvességtartalom kiértékelő 15, 16, 17 készüléke van. Előfordulhat, hogy a 13 mérőkészüléken belül a g és d kimenet egy-egy külön-külön transzformátorral le van választva, ez esetben két g és két d, tehát összesen négy vezeték képezi a 13 mérőkészülék kimenetét. Az automatikus frekvenciaszabályozó és kijelző 15 készülék n kimenetén egy periodikusan változó, csökkenő és növekvő egyenfeszültség szintet állít elő, amellyel az MMR 13 mérőkészülék rádiófrekvenciás morőkörének frekvenciáját mindaddig változtatja, amíg a pr rtont tartalmazó etalon-mintával a rezonancia-abszorpció léire nem jön. A rezonancia-abszorpció létrejöttét a rezonancia-abszorpció kijelző 16 készülék segítségével a berendezés előlapján elhelyezett jelzőlámpa kijelzi. Ezután az etalonm nta helyére a mérendő mintát helyezve a nedvességtartalo n-kíértékelő 17 készülék s kimenetén egy egyszeres lefutású fűrészjel feszültséget kapcsol az MMR 13 mérőkészülék be menetére. Ezen feszültség hatására a nedvességtartalomki értékelő 17 készülék a mérendő minta rezonancia-abszorpci ős görbéjének deriváltját előállítva a görbe csúcsértékét megméri, és a minta százalékos nedvességtartalmát kijelzi. Az MMR 13 mérőkészülék szerkezeti kialakítása jól kitűnik a 3. ábrából. A 13 mérőkészüléknek láncbakapcsolt n diófrekvenciás 29 generátora, 30 demodulátora és hangfrekvenciás 31 erősítője van. A rádiófrekvenciás 29 generate r vevőtekercsből és kondenzátorból álló rádiófrekvenciás 2 7, 28 mérőkörre csatlakozik. A kondenzátor feszültséghangolású, melynek egyik c fegyverzete az egyenfeszültségszintn, a másik fegyverzete pedig egy rádiófrekvenciás fojtón k ;resztül — az ábrán nincs feltüntetve — földre van kapcsolvi. A vevőtekercs különleges kialakítású kereszttekercses vrvőtekercs. Ilyen MMR kereszttekercses vevőtekercset ismertet a 166 127 számú magyar szabadalmi leírás. A rádiófrekvenciás 27, 28 mérőkört két oldalról hangfrekvmciával modulált mágnestér fogja közre, mely permanens 21 mágnesből, néhány menetes 22 tekercsből, és a 22 tekercset tápláló hangfrekvenciás 23 generátorból áll. A rádióf ekvenciás vevötekercs tengelye merőleges a 21 mágnes pó- 1 isai között létrejövő mágnestérre. A rádiófrekvenciás vevőt .‘keres belsejében a 13 mérőkészüléknek a 25 etalon-, illetve f mérendő 26 minta befogadására 24 mintatartója, továbbá & 25 etalon mintával működtetett kapcsolószerve van, mely 25a nyugvó-, és 25b munkaérintkezőből áll. A 25 etalonrrinta egy spirál rugóra van függesztve, mely a 24 mintatart ókon levő mérendő 26 minta behelyezésekor a vevőtekercs belsejéből kitolódik, és a kapcsolószervet működteti. Működtetéskor a 25a nyugvó érintkező nyit, a 25b munkat rintkező pedig zár. A hangfrekvenciás 23 generátor és a hangfrekvenciás 31 erősítő d és g kimenete, továbbá a rádiófrekvenciás 27, 28 mérőkör bemenete az MMR 13 mérőkészülék első és második g, d kimenetét, illetve bemenetét képezi. A permanens 21 mágnes ferrit-anyagból készített ! maximum 15 kg tömegű), ezért olcsó permanens mágneslek a térerőssége természetesen egy nagyságrenddel kisebb, nint a szokásos spektrométer-mágneseké. Ebből adódóan a hangfrekvenciás 31 erősítő kimenetén kapott detektált g kimenet jele is kisebb a szokásosnál. A g kimeneten kapott .el nagysága a mágnestér négyzetével arányos. A már emlí:ett egy nagyságrendű mágneses tér csökkenés két nagyság-endü jelamplitúdó-csökkenést eredményez. Ezt a csökkenést azonban megfelelően kialakított nagypontosságú fázisérzékeny egyenirányítóval ellensúlyozni lehet. A kis térerősségű permanens 21 mágnes — az említett hátránya mellett —, a kis súlyon kívül azzal az előnnyel jár, hogy homogenitása is kisebb lehet, mivel a relativ inhomogenitást kell a jelszélességhez viszonyítani. így az egy nagyságrendű mágneses térerősség csökkenés ugyanilyen mértékű homogenitás-csökkenést enged meg. A permanens 21 mágnesnél a kis méret, kis térerősség és kisebb homogenitás egyszerűbb konstrukciót, kevesebb mágnesanyagot, azaz lényegesen kisebb előállítási költséget jelent. Az alacsonyabb mágneses térerősség miatt a tér- és frekvencia-stabilitási követelmények is mérséklődnek. Azonban a 8 A/m jelszélesség még 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
