3.3.3. Влагомеры сверхвысоких частот
Измерения влажности твердых материалов и жидкостей на СВЧ являются разновидностью диэлькометрического метода, в которой изменения диэлектрических свойств материала оцениваются по его взаимодействию с радиоволнами дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов.
Важнейшими достоинствами влагомеров СВЧ являются: возможность бесконтактных измерений (в свободном пространстве), высокая чувствительность, неограниченный верхний предел измерений, малое влияние на результаты измерений химического состава материала и некоторых других факторов.
При прохождении радиоволн СВЧ через влажный материал происходят поглощение и рассеяние энергии электромагнитных волн частицами вещества (влаги и сухого скелета). Для получения информации о свойствах вещества можно использовать параметры прошедшего или отраженного излучения. При этом конструкция и схема измерительного устройства определяются принятым способом локализации поля СВЧ в исследуемом материале.
Можно предложить следующую классификацию СВЧ методов измерения влажности:
Методы свободного пространства:
с использованием проходящей волны,
с использованием отраженной волны.
В обеих модификациях измеряемой характеристикой могут служить затухание (модуль коэффициента передачи или коэффициента отражения), изменение амплитуды или фазы волны.
Резонаторные методы.
Волноводные методы.
Известны и некоторые другие методы, нашедшие пока весьма ограниченное практическое применение. К ним относятся методы: зондовые, поверхностной волны, вращения плоскости поляризации.
Влагомеры, основанные на измерении в свободном пространстве затухания или фазового сдвига проходящей волны, нашли наибольшее практическое применение. Исследуемый материал помещается между передающей и приёмной антеннами при нормальном падении волны. На практике обычно используются рупорные антенны, хотя возможно применение направленных излучателей и других типов, например диэлектрических стержневых антенн.
Зависимости,
связывающие изменение амплитуды 
или фазовый сдвиг
прошедшей волны с параметрами диэлектрика,
можно вывести из волнового уравнения
для нормального распространения плоской
синусоидальной волны. При идеализации,
соответствующей приближению геометрической
оптики (без учёта явлений отражения и
дифракции), введение плоскопараллельного
слоя диэлектрика толщинойL
между источником и приёмником излучения
СВЧ вызывает изменение параметров
прошедшей волны:
(18)
(19)
где:
l
- координата по направлению распространения
волны; Е0
и ЕL
- напряженность поля для l
= 0 и l
= L;
- коэффициент затухания и фазовая
постоянная.
Из формул (18) и (19) видно, что рассматриваемый метод дает интегральную (усредненную) оценку свойств материала на пути волны. Это - важное достоинство, так как для реальных материалов характерно неравномерное распределение влаги. У этих материалов закон изменения электрических параметров по координате l, как правило, неизвестен.
В СВЧ-влагомерах исполняются как для РНП, так и для РНО. В обеих модификациях измеряемой характеристикой может быть затухание (модуль коэффициента передачи или отражения), амплитуда, фазовый сдвиг. Схемные решения приборов приведены ранее.