DE4000925C2

DE4000925C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Wassergehalts von Materialien

Info

Publication number: DE4000925C2
Application number: DE4000925A
Authority: DE
Inventors: Pekka Jakkula; Esko Tahkola
Original assignee: Kajaani Elecktroniikka Oy
Current assignee: Valmet Automation Oy
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2010-01-16
Also published as: SE9000065L; CA2007300C; SE505241C2; CA2007300A1; FI890201A; FI84402C; FI84402B; JPH02238348A; JP3026223B2; DE4000925A1; SE9000065D0; FI890201A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts eines Materials.

Die bekannten Meßverfahren und Vorrichtungen zur kontinuier lichen Bestimmung des Wassergehalts von Materialien beruhen im allgemeinen auf den Größen: Kapazität, Leitfähigkeit, sowie auf Neutronenbeugung, Infrarot- oder Mikrowellenstrahlung.

Mikrowellen sind Radiowellen im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz. Mikrowellenhygrometer messen im allgemeinen die Durchgangsverzögerung oder die Phasenverschiebung der Mikro wellen. Die Durchgangsverzögerungsmessung ist empfindlich ge genüber Interferenzen aufgrund von Reflektionen und die Pha senverschiebungsmessung technisch schwierig durchzuführen - insbesondere bei dicken Materialschichten, wo die Phasenver schiebung 360° überschreiten kann.

Aus DE 31 50 202 A1 ist eine Anordnung zur Messung der Feuchte in einer wasserhaltigen Substanz mittels Mikrowellen, bestehend aus einer Mikrowellensignalquelle und einer im Strahlungsfeld der Sendeantenne angeordneten Schicht der wasserhaltigen Sub stanz, mit einer Empfangsantenne, die die durch die Substanz tretende Welle empfängt, und einer mit der Empfangsantenne ver bundenen Auswerteeinrichtung, bekannt. Die Auswerteeinrichtung vergleicht die Phase der durchtretenden Welle mit einer Refe renzwelle. Die Phasenverschiebungsmessung ist insbesondere bei dicken Materialschichten, wo die Phasenverschiebung 360° über schreiten kann, technisch schwierig durchzuführen.

Aus JP 63-307 340 (A) ist allgemein die Verwendung elektroma gnetischer Wellen zur Messung des Wassergehalts durch Bestim mung der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetische Welle bekannt. Hierbei kann die spezifische dielektrische Kon stante und das spezifische Gewicht des zu messenden Materials bestimmt werden.

Aus der US 425,937 ist es bekannt, den Wassergehalt von Papier durch Mikrowellen mittels Dämpfungsmessungen zu bestimmen. Mit diesem Verfahren kann jedoch nur der Wassergehalt von Papier blättern bis zu einer Dicke von ca. 0,05 mm gemessen werden. Dickere Materialschichten können mit diesem bekannterfahren nicht gemessen werden. Da Dämpfungsmesungen außerdem gegenüber Störungen durch Reflexion sehr empfindlich sind, wird die Wir kung der Reflexion durch Richtungsantennen oder Frequenzmodula tionstechnik angeglichen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vor richtung zur Verfügung zu stellen - in erster Linie zur Anwen dung in der Holz- und Papierindustrie -, mit denen der Wasser gehalt von Materialien kontinuierlich bestimmt werden kann, um damit anhand der Meßergebnissen in Realzeit Prozesse regulie ren zu können.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5 gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Fortpflan zungsgeschwindigkeit der Mikrowellen in einem Material von des sen dielektrischen Eigenschaften abhängt und zwar nach fol gender Gleichung:

wobei:
ε_x′ = Realer Teil der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials
ε_x′′ = Imaginärer Teil der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials
c = Lichtgeschwindigkeit.

Die Dielektrizitätskonstante von Wasser ist sehr groß, ver glichen mit den meisten anderen Materialien. Deshalb nimmt die Mikrowellengeschwindigkeit beim Durchgang durch nasses Material stärker ab als bei trockenem Material. Die Durch gangsverzögerung δ der Mikrowellen aufgrund der Geschwindig keitsabnahme kann aus der nachstehenden Formel (2) berechnet werden:

wobei:

δ = Zeitverzögerung;
d = zurückgelegte Strecke der Mikrowellen im Material;
v = Mikrowellengeschwindigkeit im Material
ε_x′ = Realteil der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials
ε_x = relative Dielektrizitätskonstante des Materials.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Wasserge halts wird ein Mikrowellensignal durch das zu messende Mate rial gesandt und dessen Geschwindigkeitsänderung gemessen. Der Wassergehalt des Materials wird dann aus der gemessenen Ge schwindigkeitsänderung und der bekannten Abhängigkeit der Mikrowellengeschwindigkeitsänderung vom Wassergehalt des Mate rials bestimmt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Mikrowellen geschwindigkeitsänderung beim Durchgang durch das zu messende Material mittels Frequenzmodulation bestimmt.

Dies geschieht folgendermaßen: Es wird ein Mikrowellensignal erzeugt, dessen Frequenz nach einer mathematischen Funktion innerhalb einer bestimmten Zeit T vom unteren Grenzwert f₁ zum oberen Grenzwert f₂ seines Frequenzbereichs, und/oder umge kehrt, variiert wird. Das Mikrowellensignal wird in eine erste und eine zweite Komponente unterteilt und die erste Komponente am Meßpunkt durch das Material hindurchgesandt. Die durch das Material hindurchgegangene erste Komponente wird dann mit der zweiten Komponente überlagert und aus dem so erhaltenden Mischsignal ein Zwischenfrequenzsignal Δf, das der Verzögerung entspricht, erzeugt. Aus dem Signal und der bekannten Ab hängigkeit der Zwischenfrequenz Δf vom Wassergehalt wird dann der Wassergehalt des gemessenen Materials bestimmt.

Die Zwischenfrequenz Δf kann also wie folgt berechnet werden:

Δf = B·d·((ε_x′ + |ε_x|)^1/2)/(T·c) (3)

wobei:

B = f₂ = f₁ = Variationsbreite (Bandbreite, in der die Frequen zen variieren);
f₁ = untere Grenze der Variationsbreite = untere Frequenz;
f₂ = obere Grenze der Variationsbreite = obere Frequenz;
d = von den Mikrowellen im Material zurückgelegte Strecke;
ε_x′ = Realteil der relativen Dielektrizitätskonstanten des Ma terials;
ε_x = relative Dielektrizitätskonstante des Materials;
T = Variationszeit;
c = Lichtgeschwindigkeit.

Die Tabelle 1 zeigt für bestimmte Materialien typische Zwi schenfrequenzwerte Δf, wie sie nach Formel (3) erhalten wer den. Die verwendeten Parameter sind: B = 2 GHz, T = 10 ms, d = 30 cm und c = 3·10⁸ m/s.

Tabelle 1

Berechnete Δf-Werte für verschiedene Materialien

Die Tabelle zeigt, daß die Dielektrizitätskonstante von Was ser verglichen zu anderen Materialien sehr groß ist. Die Zwi schenfrequenz für feuchtes Holz ist daher höher als für trockenes Holz.

Der Wassergehalt eines gegebenen Materials wird aus der Fre quenz des Zwischenfrequenzsignals Δf entweder berechnet oder mit graphischen Mitteln bestimmt. Voraussetzung ist jedoch, daß die Beziehung zwischen Wassergehalt des Materials und Fre quenz des Zwischenfrequenzsignals bekannt ist. Diese Beziehung kann bestimmt werden, indem Materialien mit bekanntem Wassergehalt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vor richtung vermessen werden. Auf Grundlage dieser Messungen wird dann eine Funktion ermittelt werden, die die Abhängigkeit der beiden Größen voneinander beschreibt. Diese Funktion wird dann bei den Messungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der Vorrichtung verwendet, um den Wassergehalt der Materialien zu bestimmen, bzw. zu berechnen. Diese Abhängigkeitsfunktion kann mittels eines Computerprogramms durchgeführt werden, das den Endwert des Wassergehalts berechnet.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Frequenz des Mikrowellensignals kontinuierlich verändert und zwar zyklisch von der unteren Frequenz f₁ zur oberen Frequenz f₂ und von der oberen Frequenz f₂ zur unteren Frequenz f₁.

In einer Ausführungsform des Verfahrens besteht das zu mes sende Material, das den Meßspalt passiert, aus einem Mate rialstrom, bspw. Holzspänen, Papierbahnen oder einer wäßrigen Suspension, wie einer chemisch oder mechanisch herge stellten Holzpulpe.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Wasserge haltsbestimmung als kontinuierlicher Meßprozeß eingerichtet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf:
eine Sendeeinrichtung, die ein Mikrowellensignal durch das Meßmaterial hindurchsendet;
eine Empfangseinrichtung; und
eine Recheneinrichtung, die die Geschwindigkeitsänderung des durch das Material gesandten Signals und den Wassergehalt des Materials anhand der bekannten Abhängigkeit der Geschwindig keitsänderung des betreffenden Mikrowellensignals vom Wasser gehalt des Materials bestimmt.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist auf: eine Sendeeinrichtung mit einem Oszillator, der ein Sig nal in einer Mikrowellenfrequenz erzeugt und die Signalfre quenz von der unteren Frequenz f1 zur oberen Frequenz f2, und/oder umgekehrt, innerhalb eines Zeitraums T nach einer mathematischen Funktion variiert;
einen Isolator, der das Signal in der Oszillatorschaltung in nur einer Richtung durchläßt;
einen Richtkoppler, der das Signal in eine erste und eine zweite Signalkomponente teilt; einen Sender (z. B. eine Sender antenne), der die erste Signalkomponente vom Richtkoppler durch das zu messende Material hindurchschickt;
eine Detektiereinrichtung, die einen Empfänger (z. B. eine Emp fängerantenne) aufweist, die die erste Signalkomponente, nach dem sie durch das Material hindurchgegangen ist, empfängt;
einer Mischereinrichtung mit einem ersten Eingang, einem zwei ten Eingang und einem Ausgang, die die erste Komponente vom Empfänger auf den ersten Eingang und die zweite Komponente direkt vom Richtkoppler auf den zweiten Eingang empfängt, die die Signale auf den Eingängen überlagert, so daß daraus ein der Verzögerung entsprechendes Zwischenfrequenzsignal erstellt wird, das über den Ausgang abgegeben wird; und
eine Recheneinrichtung, die den Oszillator steuert, die Fre quenz des Zwischenfrequenzsignals vom Mischerausgang bestimmt und den Wassergehalt des gemessenen Materials aus dem Zwi schenfrequenzsignals auf Grundlage der bekannten Abhängigkeit des besagten Signals vom Wassergehalt bestimmt.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung sind Sender und Emp fänger auf verschiedenen Seiten des messenden Materials an geordnet.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind Empfän ger und Sender auf der gleichen Seite des zu messenden Materi als angeordnet und auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Re flektor, der das vom Sender ausgesandte Mikrowellensignal nach dem Passieren des Material zum Empfänger weiterleitet.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung steuert die Recheneinrichtung den Oszillator so, daß die Frequenz des Mikrowellensignals kontinuierlich von der unteren Frequenz f₁ zur oberen Frequenz f₂ und dann von der oberen Frequenz f₂ zur unteren Frequenz f₁ variiert wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist diese mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten elektrischen Kabel versehen, wobei das erste elektrische Kabel die Mikrowellensignale vom Richtkoppler zum zweiten Eingang des Mischers leitet, das zweite elektrische Kabel das Signal vom Richtkoppler zum Sender leitet und das dritte elektrische Ka bel das Signal vom Empfänger zum ersten Eingang des Mischers leitet. Die Längen des ersten, zweiten und dritten elektri schen Kabels sind dabei so gewählt, daß die Frequenz des Zwi schenfrequenzsignals in einem Bereich liegt, der technisch einfach zu messen ist. Die Frequenz des Zwischenfrequenzsi gnals kann auch dem gewünschten Bereich angepaßt werden, in dem die Variationsbreite (B), die Variationszeit (T) oder die im zu messenden Material von den Mikrowellen zurückgelegte Strecke (d) verändert werden.

Die sogenannte Mikrowellenfrequenzmodulationstechnik (FM-CW) wurde bislang nur für Kurzstreckenradare, z. B. zur Bestimmung der Oberflächenhöhe oder der Eisdicke, verwendet. Solche An wendungen sind bspw. in folgenden Publikationen beschrieben:
"An FM-Radar for Accurate Level Measurements", 9. Europäische Mikrowellenkonferenz, Brighton 1979, Seiten 712-715, und Jak kula, P., Ylinen, P., Tiuri M.: "Measurement of Ice And Frost Thickness with an FM-CW Radar", 10. Europäische Mikrowellen konferenz, Warschau 1980.

Bei diesen vorgenannten bekannten Radaranwendungen variiert die Strecke zwischen den Meßobjekten und den Radarsen dern/Empfängern. Das Material zwischen Sender/Empfänger und reflektierenden Objekt, gewöhnlich Luft, ist hingegen - so weit die Mikrowellen davon betroffen sind - gleichbleibend.

Die Mikrowellenfrequenzmodulationstechnik (FM-CW Technik) kommt erfindungsgemäß in einem vollständig neuen Anwen dungsbereich, z. B. bei der Messung des Wassergehalts eines Materials, zur Geltung, wo sie bislang nicht angewendet wurde.

Die Erfindung hat zum Vorteil, daß die Wassergehaltsbestimmung schnell und kontinuierlich erfolgen kann, z. B. an einem sich bewegenden Materialstrom. Die Meßergebnisse können daher für eine Realzeitsteuerung von kontinuierlichen Prozessen ver wendet werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das gemes sene Ausgangssignal ein einfaches Weiterverarbeiten erlaubt oder aus einem Signalimpuls besteht. Die Frequenzmessungen sind einfach und leicht durchzuführen und benötigen keinen großen elektronischen Aufwand in der Vorrichtung. Die Erfin dung bietet daher für die Wassergehaltsbestimmung von Materia lien alle Vorteile der FM-CW Technik.

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 die Oszillatorfrequenz und das Mischerausgangssignal der Vorrichtung nach Fig. 2 als eine Funktion der Zeit;

Fig. 3 zeigt ein Detail der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 4 die Meßergebnisse, die mit einer vierten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung erhalten werden.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Es wird ein Mikrowellensignal durch das zu messende Material gesandt und dann durch Frequenzmodulation die Geschwindigkeitsänderung des Signals beim Materialdurch gang in der Vorrichtung gemessen. Daraus wird dann der Was sergehalt des Materials anhand der bekannten Abhängigkeit der Mikrowellengeschwindigkeitsänderung vom Wassergehalt des Ma terials ermittelt.

Die Vorrichtung weist eine Sendeeinrichtung 1, eine Detek tiereinrichtung 2 und eine Recheneinrichtung 3 auf. Die Sende einrichtung 1 besteht aus einem Oszillator 4, einem Isolator 5, einem Richtkoppler 6 und einem Sender 7. Die Detektierein richtung 2 besteht aus einem Empfänger 8 und einem Mischer 9.

Der Oszillator 4 erzeugt ein Mikrowellensignal. Gesteuert durch den Rechner 3 verändert der Oszillator die Signalfre quenz linear über eine gewisse Frequenzbreite in einem be stimmten Zeitraum. Danach wird die Signalfrequenz wiederum li near von der Obergrenze des Bereichs zur Untergrenze verän dert. Die zyklischen Veränderungen werden ununterbrochen fort gesetzt.

Der Isolator 5 sorgt dafür, daß das Mikrowellensignal nur in einer Richtung durch die Oszillatorschaltung geht.

Der Richtkoppler 6 teilt das Mikrowellensignal in eine erste Komponente I und eine zweite Komponente II. Die erste Kompo nente I des Mikrowellensignals wird durch das zweite elektri sche Kabel 12 zum Sender 7 geleitet. Der Sender 7 sendet das Signal durch das zu messende Material. Der Empfänger 8 emp fängt das durch das zu messende Material hindurchgegangene Mikrowellensignal I. Der Sender und der Empfänger sind an den gegenüberliegenden Seiten des Materials angeordnet. Beim Pas sieren des Materials wird das Signal I verlangsamt und kommt - verglichen mit der als Referenzgröße im Mischer 9 verwendeten zweiten Mikrowellensignalkomponente 11, verlangsamt - später an.

Der Mischer weist auf: einen ersten Eingang RF, einen zweiten Eingang LO und einen Ausgang EF. Die zweite Signalkomponente II wird in den zweiten Eingang LO des Mischers direkt vom Richtkoppler über das Kabel 11 abgegeben. Die erste Signal komponente T kommt vom Empfänger über das Kabel 13 zum ersten Eingang RF des Mischers 9.

Die Signale I und II an den Eingängen RF und RU des Mischers werden dann in diesem überlagert und gemischt. Aus dem so er haltenden Signal erzeugt der Mischer dann ein Zwischenfre quenzsignal Af, das am Ausgang IF anliegt.

Durch eine geeignete Auswahl der Längen der elektrischen Kabel 11, 12 und 13 kann das der Verzögerung entsprechende Zwischen frequenzsignal Δf auf ein technisch einfach meßbares Niveau angestellt werden.

Die Recheneinrichtung 3 bestimmt die Frequenz des Zwischen frequenzsignals Δf vom Ausgang IF des Mischers. Der Wasserge halt des gemessenen Materials kann aus dieser Frequenz anhand der bekannten Abhängigkeit des Zwischenfrequenzsignal Δf vom Wassergehalt bestimmt werden. Wenn diese Beziehung bekannt ist, kann bei einem gegebenen Material der Wassergehalt ent weder berechnet oder graphisch bestimmt werden. Die Abhängig keitsbeziehung kann bestimmt werden, indem verschiedene Mes sungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung an Material mit bekannten Wassergehalten erfolgen. Anhand dieser Messungen kann dann eine Funktion, die die Beziehung der Größen zueinander beschreibt, hergestellt werden. Das er findungsgemäße Meßverfahren und die Vorrichtung verwenden dann diese Funktion bei der Berechnung des Wassergehalts der zu messenden Materialien.

Die Fig. 2a zeigt einen Graph mit der Frequenz des Mikro wellensignals am ersten Eingang RF und am zweiten Eingang LO des Mischers 9. Die Signalfrequenz ist dabei während eines Zeitraums T von der unteren Frequenz f₁ zur oberen Frequenz f₂ mit konstantem Änderungsverlauf verändert wor den. Das Signal 1 am ersten Eingang RF des Mischers ist um einen Zeitspanne δ verglichen mit dem Signal II am zweiten Eingang LO verzögert. Die durchgehende Linie zeigt das Signal II am zweiten Eingang LO, während die unterbrochene Linie das Signal I am ersten Eingang RF zeigt. Der Zeitun terschied δ beruht auf der Verzögerung des Mikrowellensi gnals auf dem Weg vom Sender 7 zum Empfänger 8. Der Mi scher erzeugt aus den Signalen I und II ein Zwischenfre quenzsignal Δf, das dem Wassergehalt des gemessenen Mate rials proportional ist.

Die Kurve in Fig. 2b zeigt die Amplitude des Zwischenfre quenzsignals Δf als eine Funktion der Zeit.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Sender 7 und der Empfänger 8 auf der gleichen Seite und eine Reflektor platte 10 auf der gegenüberliegenden Seite des zu messenden Materials angeordnet sind. Die Platte reflektiert das vom Sender 7 gesendete Mikrowellensignal zum Empfänger 8.

Fig. 4 zeigt Meßergebnisse mit Holzspänen. Diese Messungen wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt, um die Abhängigkeit der Frequenz des Zwischenfrequenzsignals vom Wassergehalt zu bestimmen. Die Meßparameter waren: B = 0,9 GHz, T = 11,1 ms und d = 5 cm. Die Messungen wurden an Holz spänen mit sechs verschiedenen, bekannten Feuchtigkeitsgraden durchgeführt, so daß entsprechend sechs Frequenzen für das Zwischenfrequenzsignals Δf resultieren. Der Wassergehalt der Holzspäne am Meßpunkt ist in Gewichtsprozent angegeben. Die Frequenzwerte wurden durch die Dichte der Meßprobe geteilt, so daß deren unterschiedliche Dichten sich nicht auf die Ergeb nisse auswirken.

Die Meßergebnisse und die daraus erhältliche Abhängigkeits funktion sind in der Figur als Graph dargestellt. Die senk rechte Achse zeigt die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals Δf geteilt durch die Dichte des gemessenen Materials. Die waag rechte Achse gibt den Wassergehalt der Holzspäne in Gewichts prozenten an. Die in Tab. 1 gezeigten Daten für Holz zeigen Größen, die sich auf Festholz beziehen. Sie sind daher nicht mit den Ergebnisse in Fig. 4, die Holzspäne betreffen, ver gleichbar.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts eines Materials, wobei ein Mikrowellensignal durch das zu messende Material gesandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Geschwindigkeitsänderung des Signals beim Durchgang durch das zu messende Material mittels Frequenzmodulation gemessen wird, wobei ein Mikrowellensignal erzeugt wird;
die Frequenz des Mikrowellensignals innerhalb eines bestimm ten Zeitraums T vom unteren Grenzwert f₁ zum oberen Grenzwert f₂, und/oder umgekehrt, gemäß einer mathematischen Funktion verändert wird;
das Mikrowellensignal in eine erste Komponente und eine zweite Komponente geteilt wird;
die erste Komponente am Meßpunkt durch das Material gesandt und danach mit der zweiten Komponente überlagert wird;
aus dem so gewonnenen gemischten Signal ein der Verzögerung entsprechendes Zwischenfrequenzsignal Δf erzeugt wird; und
der Wassergehalt des zu messenden Materials aus dem Signal Δf und der bekannten Beziehung zwischen Zwischenfrequenzsignal Δf und Wassergehalt bestimmt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Mikrowellensignals kontinuierlich und periodisch von der unteren Frequenz f₁ zur oberen Frequenz f₂ und von der oberen Frequenz f₂ zur unteren Frequenz f₁ verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende Material einen Meßspalt passiert und aus einem Materialstrom mit Holzspänen, Papierbahnen oder einer wäßrigen Suspension, wie chemisch oder mechanisch herge stellter Holzpulpe, besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Wassergehaltsbestimmung kontinuier lich durchgeführt wird.

5. Vorrichtung zur Bestimmung des Wassergehalts eines Materi als, mit:
einer Sendeeinrichtung (1) mit einem Mikrowellen erzeugenden Oszillator (4), einer Detektiereinrichtung (2) für Mikrowellen und einer Recheneinheit (3) zur Steuerung des Oszillators (4), wobei:
die Sendeeinrichtung:
einen Oszillator (4), der ein Mikrowellensignal derart er zeugt, daß die Signalfrequenz sich zwischen einer unteren Frequenz f₁ und einer oberen Frequenz f₂, und/oder umgekehrt, innerhalb eines Zeitraums T gemäß einer mathematischen Funk tion verändert;
einen Isolator (5), der das Signal nur in einer Richtung in die Oszillatorschaltung durchläßt;
einen Richtkoppler (6), der das Signal in eine erste Kompo nente (I) und eine zweite Komponente (II) teilt; und
einen Sender (7), der die erste Signalkomponente vom Richt koppler durch das zu messende Material schickt;
die Detektiereinrichtung (2):
einen Empfänger (8), der die erste Signalkomponente (1) nach Durchgang durch das Meßmaterial empfängt;
eine Mischeinrichtung (9) mit einem ersten Eingang (RF), einem zweiten Eingang (LO) und einem Ausgang (IF), die die erste Komponente (I) vom Empfänger (8) über ihren ersten Eingang (RF) und die zweite Komponente (II) direkt vom Richtkoppler (6) über ihren zweiten Eingang (LO) empfängt, die Signale von dem ersten Eingang (RF) und dem zweiten Eingang (LO) überlagert, aus dem so erhältlichen Signal ein Zwischenfrequenzsignal Δf, das der Verzögerung entspricht, erzeugt und das Zwischenfrequenzsignal Δf über den Ausgang (IF) abgibt;
aufweist
und die Recheneinrichtung (3), die den Oszillator (4) steuert, die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals Δf vom Ausgang (IF) des Mischers (9) mißt und den Wassergehalt des zu messenden Materials aus dem Zwischenfrequenzsignal anhand der bekannten Abhängigkeit des Signals Δf vom Wassergehalt bestimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (7) und Empfänger (8) auf verschiedenen Seiten des Meßmaterials angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (7) und Empfänger (8) auf der gleichen Seite des Meß materials angeordnet sind und auf der gegenüberliegenden Seite eine Reflektorplatte (10) angeordnet ist, um die ge sendeten Mikrowellensignale zum Empfänger zu reflektieren.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (3) den Oszillator (4) so steuert, daß dieser die Frequenz des Mikrowellensi gnals kontinuierlich und periodisch von der unteren Frequenz f₁ zur oberen Frequenz f₂ und von der oberen Frequenz f₂ zur unteren Frequenz f₁ verändert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß
ein erstes elektrische Kabel (11), das Mikrowellensignale vom Richtkoppler (6) zum zweiten Eingang (LO) des Mischers (9) leitet;
ein zweites elektrisches Kabel (12), das Signale vom Richtkopp ler zum Sender (7) leitet und
ein drittes elektrisches Kabel (13), das Signale vom Empfänger (8) zum ersten Eingang (RF) des Mischers leitet,
wobei die Längen des ersten, zweiten und dritten elektrischen Kabels so sind, daß die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals Δf in einem technisch einfach zu messenden Bereich liegt.