180844. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés különböző anyagú minták nedvességtartalmának meghatározására
3 180844 4 ben nagyon lassan — kb. 100 mA/m/perc sebességgel — változtatják. Amikor a térerősség elérte a pontos rezonancia-feltételt, a rádiófrekvenciás híd kimenetén 10 '5—10 1 relatív értékű amplitúdó-változás mérhető. Nyilvánvaló, hogy 8 A/m-nél keskenyebb jel csak akkor mérhető, ha a rádiófrekvenciás jelforrás és mágneses tér ingadozása a rezonancia-abszorpciós görbe szélességéhez képest elhanyagolható — nem rosszabb néhány tized A/m-nél — , ami 10 5 —10 * relatív pontosságnál jobb frekvencia- és mágneses tér-stabilitást és homogenitást igényel. Az előbbiekben vázlatosan ismertetett MMR mérőberendezések a többi nedvességmérési eljárással szemben mutatkozó nagy pontosságuk, a dielektromos állandó mérésnél felsorolt hibákkal szembeni érzéketlenségük és az egy percnél rövidebb mérési idejük miatt igen jelentős előnnyel rendelkeznek. Hátrányuk viszont, hogy tetemes súlyuk következtében robusztusak és helyhez kötöttek, a precíziós amplitúdó-mérési technika miatt nagyon bonyolultak és költségesek (10—80-e$), beállításuk és kezelésük nagy szakértelmet igényel, éppen ezért a szokásos ipari és mezőgazdasági körülmények között nem is használhatók. Egy ilyen MMR mérőberendezést ismertet a Magyar Fizikai Folyóirat különnyomata (11. kötet, 177—189. oldal, 1963). A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése és olyan berendezés kialakítása, mely egyszerű felépítésű, olcsó, hordozható, beállítása és kezelése könnyen elsajátítható és nem igényel nagy szakértelmet. A szokásos ipari és mezőgazdasági körülmények között is jól használható, ugyanakkor megtartja az ismert MMR mérőberendezések előnyeit, tehát alkalmas különböző hidrogéntartalmú anyagok, például mezőgazdasági, élelmiszeripari termékek és papírféleségek nedvességtartalmának meghatározására nagy pontossággal, egy percnél rövidebb idő alatt. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően a mérőfrekvencia változtatásában — szabályozásában —, a rezonancia-abszorpciós görbe első deriváltjának lassú felrajzolásában és kijelzésében jelölhetjük meg. A találmány alapja az a felismerés, hogy a mag mágneses rezonancia-görbe integrális intenzitása és az integrális intenzitás deriváltjának csúcsértéke arányos a rezonanciaabszorpciót létrehozó nedvességtartalommal. Az MMR nedvességmérésnek az az elméleti bázisa, hogy a proton mágneses rezonancia-spektrum integrális intenzitása a víztartalommal lineárisan változik. Ez a linearitás nagyobb nedvességtartalomnál a spektrum amplitúdójára is igaz, tehát a spektrum amplitúdójának mérése — megfelelő kalibrációval — közvetlenül a minta nedvességtartalmát adja. A találmány szerinti eljárás tehát olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, amelynél a hidrogéntartalmú minták nedvességtartalmának meghatározását permanens mágnes és rezonancia-abszorpciós mérőkör segítségével végezzük. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a rezonancia-abszorpciós mérőkör frekvenciáját a hangolási tartományban folyamatosan egy alacsonyabb frekvenciaértékről kiindulva egy magasabb frekvenciaértékre növeljük, illetve csökkentjük, miközben egy etalonmintával rezonancia-abszorpciót hozunk létre. Ezután a rezonancia-abszorpcióhoz tartozó frakvenciát rögzítjük, majd az etalon-minta helyére a mérendő mintát helyezzük. Ezt követően a rádiófrekvenciás mérőkör frekvenciáját hirtelen egy alacsonyabb fj frekvenciaértékre csökkentjük. Ezután, erről az alacsonyabb frekvenciaértékről elindulva, a rádiófrekvenciás mérőkör frekvenciáját lassú — például néhány tizedpercig tartó — változtatással egy magasabb, f4 frekvenciaértékig növeljük, miközben a mérendő minta rezonancia-abszorpciós görbéjének deriváltj it képezzük, és a görbe csúcsértékét digitális voltmérővel megmérjük. Ezt követően a digitális voltmérőn beállított é rtéket rögzítjük és végül a mérendő minta százalékos ned\ ességtartalmát a digitális voltmérőről leolvassuk. Mint látni fogjuk, ezen intézkedések viszonylagos egyszerűségük ellenére is maradéktalanul biztosítják a fentiekben említett összetett követelmények egyidejű kielégítését. A találmány értelmében célszerű, ha a rezonanciaabszorpcióhoz tartozó frekvencia rögzítésekor a rezonanciaabszorpciót például jelzőlámpával kijelezzük. Ez a feladat, mint látni fogjuk, egyszerű áramköri kialakítással megoldható, mely egyidejűleg a mérőfrekvencia egyszerű beállítását ’S biztosítja. Előnyös, ha a hangolási tartományban a mérőkör frekvenciájának változtatását a mérőkör feszültség-hangolású kondenzátorára kapcsolt változó egyenfeszültségű szinttel oiztosítjuk. Célszerű továbbá, ha a rezonancia-abszorpciós görbe deriváltjának felrajzolását az f2 alsó közbenső és az f3 első közbenső frekvencia-tartományban egyszeres lefutású 'urészjellel végezzük. Ez előnyös azért is, mert ezen fűrészjel befejező szakasza a digitális voltmérő beállított értékének "ögzítésére is felhasználható. A találmány szerinti berendelés előnyösen alkalmas az előzőekben ismertetett eljárások foganatosítására és az olyan ismert berendezés továbbfejlesztésére, amelynek modulált mágneses térben elhelyezett kereszttekercses vevőtekercsből és kondenzátorból álló rádiófrekvenciás mérőköre van. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a berendezésnek legalább két kimenettel ellátott MMR mérőkészüléke van, amely szabályozó és kiértékelő készülékre kapcsolt és ezen készülék kimenete vissza van vezetve az MMR mérőkészülék bemenetére. Mint a későbbiekben látni fogjuk, a találmány szerinti berendezés ilyen egyszerű kialakításával maradéktalanul biztosítja a már említett összetett követelmények egyidejű kielégítését. Célszerű, ha a találmány szerinti szabályozó és kiértékelő készülék funkcionálisan automatikus frekvenciaszabályozó-, rezonancia-abszorpció kijelző- és nedvességtartalom kiértékelő részkészülékre van felosztva. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti berendezés néhány példakénti kiviteli alakját, a rezonancia-abszorpciós és az egyes áramkörök kimenőjeleit tüntettük fel. A rajzon: az 1. ábra folyadék és szilárd anyag rezonancia görbéje; a 2. ábra a találmány szerinti berendezés egy példakénti kiviteli alakja; a 3. ábra a találmány szerinti MMR mérőkészülék egy példakénti kiviteli alakja; a 4. ábra az automatikus frekvencia-szabályozó és kijelzőkészülék egy-egy példakénti kiviteli alakja; az 5. ábra a nedvesség-meghatározó készülék egy példakénti kiviteli alakja; a 6. ábra a rezonancia-abszorpciós görbe integrális intenzitása; a 7. ábra a rezonancia-abszorpciós görbe deriváltja; a 8. ábra a rezonancia-abszorpciós görbe második deriváltja; a 9. ábra a feszültség hangolású kondenzátor kapacitásfeszültség karakterisztikája; a 10. ábra a rezonancia-abszorpciós görbe deriváltja és a csúcsdetektor kimenő feszültsége; all. ábra az egyes lefutású fűrészjel idődiagramja. A rajzokon az egyes készülékek és áramkörök kimeneteit 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
