Sugar solutionsLarutan gulahaving introduced the possibility of using microwave methods for more than simple moisture determination (see also kent 1989) it is now necessary to explore these other regions of potential usefulness. one such could be in the on-line monitoring of the concentrations of hot sugar solutions.setelah diperkenalkan kemungkinan selama digunakannya metode microwave lebih sederhana dari penentuan kelembaban (lihat juga kent 1989) sekarang perlu untuk mengeksplorasi wilayah-wilayah lain potensi manfaatnya. salah satunya bisa dalam pemantauan on-line dari konsentrasi larutan gula panas. dielectric data relating to this problem were obtained by a collaborative research programme operating in europe (cost 90 bis: see kent and kress-rogers 1987). some of these data will now be used here to demonstrate the potential application. the data concern aqueous sucrose solutions over a concentration range from 20 to 60 per cent by weight and at temperature from 30 to 90 oc. the same arrangement has been adopted as for the meat mixtures, but in this case a sample thickness of only 10mm was assumed. the results are plotted in figure 7.15 in the plane of transmission loss s12 versus phase s12.Data dielektrik yang berkaitan dengan masalah ini diperoleh dengan program kerjasama penelitian yang beroperasi di Eropa (biaya 90 bis: lihat kent dan KRESS-rogers 1987). beberapa data ini sekarang akan digunakan di sini untuk menunjukkan aplikasi potensial. perhatian solusi data sukrosa berair pada rentang konsentrasi 20 sampai 60 persen berat dan pada suhu 30 sampai 90 oC. pengaturan yang sama telah diadopsi sebagai untuk campuran daging, tetapi dalam kasus ini ketebalan sampel diasumsikan hanya 10mm. hasilnya diplot pada Gambar 7.15 di bidang kerugian transmisi S12 vs fase S12. in the example, because of the smaller thickness of the example, no further adjustment of phase was necessary except for the convenience of plotting. It is immediately clear that in this case the two unknown variables that can be obtained are concentration and temperature. Give that temperature can readily be measured to yield the concentration. Use of the transmission loss alone would give ambiguous results owing to the curvature of the isotherms yielding two values of concentration for a given temperature and loss. This was the root of a problem encountered by the industri in trying to apply transmission methods to this system.dalam contoh, karena ketebalan yang lebih kecil dari contoh, tidak ada penyesuaian lebih lanjut dari fase diperlukan kecuali untuk kenyamanan merencanakan. Hal ini segera diketahui bahwa dalam kasus ini dua variabel yang tidak diketahui yang dapat diperoleh adalah konsentrasi dan suhu. Berikan suhu yang mudah dapat diukur untuk menghasilkan konsentrasi. Penggunaan kerugian transmisi saja akan memberikan hasil yang rancu karena kelengkungan isoterm menghasilkan dua nilai konsentrasi untuk suhu tertentu dan kerugian. Ini adalah akar dari masalah yang dihadapi oleh industri dalam mencoba menerapkan metode transmisi sistem ini.

This type of transmission measurement may be entirely unsuitable for this particular problem since sugar boiling is a batch process. In those

computed transmission phase and loss at 3,05 GHz for sucrose solution as a function of concentration and temperature sample is 10mm thick between 20mm PTFE windows fase transmisi dihitung dan kerugian pada 3,05 GHz untuk larutan sukrosa sebagai fungsi konsentrasi dan sampel suhu 10mm tebal 20mm antara jendela PTFE

circumstances the use of some reflection technique is probably preferable and the coaxial probe already introduced could be the answer.

Jenis pengukuran transmisi mungkin sepenuhnya tidak cocok untuk masalah khusus ini karena gula mendidih adalah proses berulang Dalam situasi seperti itu penggunaan beberapa teknik refleksi mungkin lebih dan penyelidikan koaksial sudah diperkenalkan bisa menjadi jawabannya.

5.4. other mixtures of materialscampuran lainnya bahanso far all the materials discussed have been mixtures containing water as the polar constituent, but this is not a necessary condition. as already alluded to, the method is applicable to any mixtures of polar and nonpolar materials. several publications have appeared which contain data for mixtures of various alcohols with or without water (mudgett et al. 1974; dutuit 1980). these data show that composition measurement by the methods described here is feasible. no data are known concerning ternary mixtures of alcohols, but they are certainly worthy of investigation considering the problems encountered in recent years with adulterated wines.sejauh ini semua materi yang dibahas telah campuran yang mengandung air sebagai konstituen polar, tapi ini bukan kondisi yang diperlukan. sebagaimana telah disinggung, metode ini berlaku untuk setiap campuran bahan polar dan nonpolar. beberapa publikasi telah muncul yang berisi data untuk campuran berbagai alkohol dengan atau tanpa air (mudgett et al 1974;. dutuit 1980). Data ini menunjukkan bahwa pengukuran komposisi dengan metode-metode yang dijelaskan di sini layak. tidak ada data yang diketahui mengenai campuran terner dari alkohol, tetapi mereka pasti layak penyelidikan mengingat masalah yang dihadapi dalam beberapa tahun terakhir dengan anggur tercemar.

5.5 salt concentrationKonsentrasi garamit has already been explain how dissolved ions affect the dielectric loss. salt concentration may readily be correlated with the DC conductivity, which itself may be found from the frequency dependence of the loss factor. in the frequency regions where only conductivity contributes to the loss, i.e outside dispersion regions equation (5) is rewritten as (a = 2pi f E pangkat koma dua E nol) and the loss can be calibrated against salt content.itu sudah menjelaskan bagaimana ion terlarut mempengaruhi kerugian dielektrik. konsentrasi garam mungkin dengan mudah dihubungkan dengan konduktivitas DC, yang dengan sendirinya dapat ditemukan dari ketergantungan frekuensi faktor kerugian. di daerah frekuensi di mana hanya konduktivitas kontribusi untuk kerugian, yaitu persamaan daerah dispersi luar (5) ditulis ulang sebagai as (a = 2pi f E pangkat koma dua E nol) dan kerugian dapat dikalibrasi terhadap kandungan garam.

6 material structureStuktur materi6.1. particle shape and distributionBentuk partikel dan distribusithe description of dielectric properties and their interaction with electromagnetic radiation in terms of composition may be inadequate in some cases. one of the most significant material properties, other than bulk density, to affect the absorption of microwave power is the shape of individual particles. this fact is demonstrated by a simple experiment (chaloupka et.al. 1980) in which water droplets are formed on a glass plate which is then placed in an electromagnetic field with is plane parallel to the electric field. the attenuation at a frequency of 16 GHz of this arrangement is found to be of the order of 0,5 dB. if another glass plate is brought into contact with the droplets, formatting a sandwich, and the droplets are squeezed out into continuous or semicontinuous film, then this attenuation leaps to around 20 dB. this is a consequence only of the change in structure of the water layer and is not due to any other influence.deskripsi sifat dielektrik dan interaksi mereka dengan radiasi elektromagnetik dalam hal komposisi mungkin tidak memadai dalam beberapa kasus. salah satu sifat bahan yang paling penting, selain bulk density, untuk mempengaruhi penyerapan tenaga microwave adalah bentuk partikel individu. Fakta ini ditunjukkan oleh percobaan sederhana (Chaloupka et.al. 1980) di mana tetesan air terbentuk di piring kaca yang kemudian ditempatkan dalam medan elektromagnetik adalah dengan pesawat sejajar dengan medan listrik. redaman pada frekuensi 16 GHz dari pengaturan ini ditemukan untuk menjadi urutan 0,5 dB. jika kaca piring lain dibawa ke dalam kontak dengan tetesan, format sandwich, dan tetesan diperas keluar ke lapisan film atau semi, maka pelemahan ini melompat menjadi sekitar 20 dB. ini merupakan konsekuensi hanya dari perubahan struktur lapisan air dan bukan karena pengaruh lainnya.The same effect is seen in measurements on wet polyfoam as small quantities of detergent are added. The surface tension of the water decreases and the film formed on the foam surface becomes thinner.

Efek yang sama terlihat dalam pengukuran pada polyfoam basah sebagai jumlah kecil deterjen ditambahkan. Tegangan permukaan air menurun dan film yang terbentuk pada permukaan busa menjadi lebih tipis.

The principal factor governing this effet in particulate materials can be described in terms of ellipsoids of revolution and a shape dependent depolarization factor. If we consider uniform ellipsoids of water held in some dry material or permittivity m with a quite random distribution of orientation in space, then the effective permittivity is given by van beek (1967) as Where w is the permittivity of pure water, Vw is its volume fraction and Ar is the shape dependent depolarization factor. Ar takes values from 0 for needles to 1 for disks, with spherical particles having a value of 1/3. The ellipsoidal principal axes are represented by r=a, b and c.Faktor utama yang mengatur efek ini dalam bahan partikulat yang dapat digambarkan dalam hal Lingkaran oval dari revolusi dan tergantung bentuk faktor depolarisasi. Jika kita mempertimbangkan lingkaran oval seragam air yang diadakan di beberapa kering materi atau permitivitas m dengan distribusi yang cukup acak orientasi dalam ruang, maka permitivitas efektif diberikan oleh van beek (1967) sebagai mana w adalah permitivitas air murni, Vw adalah yang fraksi volume dan Ar adalah bentuk faktor depolarisasi tergantung. Ar mengambil nilai dari 0 untuk jarum untuk 1 untuk cakram, dengan partikel berbentuk bola yang memiliki nilai 1/3. Sumbu utama elips yang diwakili oleh r = a, b dan c.Clearly this example, with all the particles of equal shaperepresents an idealized situation, but chaloupka et.al. (1980) have dealt with the more general case where the particles are of different shapes and have an arbitrary distribution. The outcome of their study is the description of a structure independent variable derived fom linear combination of real and imaginary parts of the dielectric constant at different frequencies, and also the determination of a mean depolarization factor A0. This is very interesting, especially for materials which do not absorb or bind the water and for which the water is essentially in its pure form. However, this is not generally the case with foods and, as has already been noted, binding of water significantly alters its relaxation properties. Thus in equation (18) the value of w required may be much closer to m, in which case the effects of Ar become very much less significant. That this is so may be seen in the results of kent and meyer (1982) from which figure 7.8 is taken. A greater distribution and range of particle shapes could not be imaginet, yet it appears to have had little effect on the results.Jelas contoh ini, dengan semua partikel bentuk yang sama situasi ideal, tapi Chaloupka et.al. (1980) telah berurusan dengan kasus yang lebih umum di mana partikel dari berbagai bentuk dan memiliki distribusi acak. Hasil penelitian mereka adalah deskripsi struktur variabel independen yang berasal dari kombinasi linear dari bagian real dan imajiner dari konstanta dielektrik pada frekuensi yang berbeda, dan juga penentuan berarti faktor depolarisasi A0. Hal ini sangat menarik, terutama untuk bahan yang tidak menyerap atau mengikat air dan air yang pada dasarnya dalam bentuk murni. Namun, hal ini tidak umum terjadi dengan makanan dan, seperti yang telah dicatat, pengikatan air secara signifikan mengubah sifat relaksasi nya. Dengan demikian dalam persamaan (18) nilai w diperlukan mungkin lebih dekat dengan m, dalam hal efek Ar menjadi sangat kurang signifikan. Bahwa ini begitu dapat dilihat dalam hasil kent dan meyer (1982) yang mencari 7,8 diambil. Sebuah distribusi yang lebih besar dan berbagai bentuk partikel tidak bisa dibayangkan, namun tampaknya memiliki sedikit efek pada hasil.Kraszewski (1989) has recently obtained similar result for wheat and grain where calibration seems independent of grain type.Kraszewski (1989) baru-baru ini telah memperoleh hasil yang serupa untuk gandum dan biji-bijian di mana kalibrasi tampaknya bebas dari jenis biji-bijian.

6.2 particle sizeukuran partikelParticle size may be important as well, though Kress-Rogers and Kent (1987) found very little difference between ground and unground milk and coffee powders once compensated for density changes. Such effect as were observed were attributed to thermal damage during grinding.However, finer particles of non food materials have been observed to differ in properties (dube 1970). Where DC conductivity is present, i.s. where a continuous conducting path exists, the increase in density of interparticle contacts as the particle size is reduced can account for some increase in observed loss factor.

Ukuran partikel mungkin penting juga, meskipun Kress-Rogers dan Kent (1987) menemukan sedikit perbedaan antara tanah dan susu ditumbuk dan bubuk kopi setelah kompensasi untuk perubahan kepadatan. Efek seperti diamati dikaitkan dengan kerusakan termal selama grinding. Namun, partikel halus dari bahan non pangan telah diamati untuk berbeda dalam sifat (dube 1970). Dimana DC konduktivitas hadir, i.s. di mana jalan melakukan terus menerus ada, peningkatan kepadatan kontak interparticle sebagai ukuran partikel berkurang dapat menjelaskan beberapa peningkatan faktor kerugian yang diamati.

7. apparatus for microwave measurement.alat untuk pengukuran microwave.7.1 attenuationredamanHaving discussed at some length the dependence of various microwave variables on dielectric properties, now we need to know how these variables are measured. Commercial instruments for the measurement of microwave variables exist and are usully applied to the problem of water determination alone (see appendix 1 for list of manufacturers).Setelah membahas beberapa panjang ketergantungan berbagai variabel microwave pada sifat dielektrik, sekarang kita perlu tahu bagaimana variabel-variabel ini diukur. Instrumen komersial untuk pengukuran variabel microwave ada dan biasanya diterapkan pada masalah penentuan air saja (lihat lampiran 1 untuk daftar produsen).Microwave circuits for the measurement of attenuation can be fairly simple in operation. The most basic is as shown in figure 7.16a. here a microwave source feeds power through an isolator and then via a waveguide or a coaxial line to a horn antenna which irradiates the sample the function of the isolator is to prevent reflected power reaching the source and interfering with its operation. On the other side of the sample a horn antenna receives the unabsorbed power which is then detected by a crystal detector. The signal at the detector clearly diminishes as the water content in the materials increases and more power is absorbed. The signal is calibrated against the water content. The are some disadvantages with a type of sistem. Firstly fluctuations in the power output of the source are wrongly interpreted as moisture variations. This can be avoided signal levelling, that is adding an additional detector and feedback circuit to control by some means the power output, as shown in figure 7.16b. secondly, the response is not linear, and for large values of attenuation changes in the water content have considerably less effect than the same absolute change would have at a lower attenuation. This could be avoided by displaying a log function of the detected current.Microwave sirkuit untuk pengukuran redaman dapat cukup sederhana dalam operasi. Yang paling mendasar adalah seperti pada gambar 7.16a. di sini sumber microwave umpan kekuasaan melalui isolator dan kemudian melalui pandu atau kabel koaksial ke antena tanduk yang menyinari sampel fungsi isolator adalah untuk mencegah kekuasaan tercermin mencapai sumber dan mengganggu operasi. Di sisi lain dari sampel antena tanduk menerima kekuatan yang tidak terserap yang kemudian dideteksi oleh detektor kristal. Sinyal pada detektor jelas berkurang sebagai kandungan air dalam bahan meningkat dan lebih banyak kekuatan yang diserap. Sinyal dikalibrasi terhadap kadar air. Adalah beberapa kelemahan dengan jenis Sistem. Pertama fluktuasi output daya dari sumber yang salah diartikan sebagai variasi kelembaban. Hal ini dapat dihindari meratakan sinyal, yang menambahkan detektor dan umpan balik tambahan sirkuit untuk mengontrol oleh beberapa berarti output daya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 7.16b. kedua, respon tidak linear, dan nilai-nilai besar perubahan pelemahan dalam kadar air berpengaruh jauh lebih kecil dari perubahan mutlak yang sama akan memiliki redaman yang lebih rendah. Hal ini dapat dihindari dengan menampilkan fungsi log arus terdeteksi.

A better solution is shown in figure 7.16c. this is a dual-path system where the power from the source is divided by a power splitter or directional coupler into a referece arm and a measurement arm. The signals in each arm are detected separately and the log ratio is taken electronically. In this case, fluctuation in the source output appear equally in both arms and the ratio represents a true measurement of the transmitted power fraction. By using a logarithm of this ratio the results can be expressed directly in decibels. The slight drawback with this system is that the detectors must always be working within a square law such that the output voltage is proportional to the detected power level. This is not a problem if results from different instruments are not to be compared, but menthods for transmission measurement (attenuation): 1 microwave source; 2 isolator; 3 sample head and sample; 4 detector; 5 log ampilfier; 6 output; 7 directional coupler; 8 feedback amplifier; 9 amplitude modulation and control; 10 reference attenuator; 11 difference amplifier.

metode untuk pengukuran transmisi (atenuasi): 1 sumber microwave; 2 isolator; 3 kepala sampel dan sampel; 4 detektor; 5 log amplifier; 6 output; 7 directional coupler; Penguat 8 umpan balik; 9 modulasi dan kontrol amplitudo; Attenuator 10 referensi; 11 Perbedaan penguat

for transferable calibration it is essential that the detectors operate with the same response. Too high a power at the detector will take it out of its square law response into a linear region where the output is proportional to the field strength and not the power.

Sebuah solusi yang lebih baik ditunjukkan pada Gambar 7.16c. ini adalah sistem dual-jalan di mana kekuatan dari sumber dibagi dengan pembagi saluran daya atau arah prerangkai ke lengan referensi dan lengan pengukuran. Sinyal di setiap lengan terdeteksi secara terpisah dan rasio log diambil secara elektronik. Dalam hal ini, gejolak pada hasil keluaran sumber muncul sama di kedua lengan dan rasio merupakan pengukuran yang benar fraksi listrik yang ditransmisikan. Dengan menggunakan logaritma dari rasio ini hasilnya bisa dinyatakan langsung dalam desibel. Sedikit kelemahan dengan sistem ini adalah bahwa detektor harus selalu bekerja dalam hukum kuadrat sehingga tegangan output sebanding dengan tingkat daya terdeteksi. Ini bukan masalah jika hasil dari instrumen yang berbeda tidak dapat dibandingkan, tetapi untuk kalibrasi dipindahtangankan adalah penting bahwa detektor beroperasi dengan respon yang sama. Terlalu tinggi kekuatan pada detektor akan membawanya keluar dari respon hukum kuadrat ke dalam daerah linier di mana output sebanding dengan kekuatan medan dan tidak kuasa.

All the systems described have involved straightforward DC detection and amplification. Some devices have been constructed with the addition of amplitude modulation of the source power at a few kilohertz, followed by detection and amplification at this frequency. The advantages are simply that spurious signals or drift currents in the detectors and electronic circuits are not interpreted as fluctuations due to the sample.Semua sistem yang dijelaskan telah melibatkan deteksi DC langsung dan amplifikasi. Beberapa perangkat telah dibangun dengan penambahan modulasi amplitudo kekuatan sumber di beberapa kilohertz, diikuti oleh deteksi dan amplifikasi pada frekuensi ini. Keuntungan hanya itu sinyal palsu atau hanyut arus di detektor dan sirkuit elektronik tidak diartikan sebagai fluktuasi karena sampel.

7.2 phase

Measurement of phase alone has not been explored enough owing to lack of availability of commercial devices. There are situations, however, where it would seem eminently suitable. One example would be the determination of sugar concentration discussed in section 5.3, where coupled with temperature measurement it would provide a more readily interpreted result than attenuation.Pengukuran fase saja belum dieksplorasi cukup karena kurangnya ketersediaan perangkat komersial. Ada situasi, bagaimanapun, di mana akan terlihat sangat cocok. Salah satu contoh akan menjadi penentuan konsentrasi gula yang dibahas dalam bagian 5.3, di mana digabungkan dengan pengukuran suhu akan memberikan hasil yang lebih mudah diinterpretasikan dari pelemahan.

it has been used, however, for the measurement of the water content of tobacco (ozamiz and hewitt 1979) and the water content of coal (klein 1981). the circuit devised by ozamiz and hewitt (1979) is shown in figure 7.17. this is a heterodyne system in which the power in the reference and sample arms is down converted from 1,25 GHn to an inter mediate frequency of 160 MHz. it is easily demonstrated that the phase difference between the two inter mediate frequency (IF) signals is the same as in the microwave case. these signals are amplified and clipped to form a pseudo square wave and then fed a phase detector.telah digunakan, namun, untuk pengukuran kadar air tembakau (Ozamiz dan hewitt 1979) dan kadar air batubara (klein 1981). sirkuit yang dirancang oleh Ozamiz dan hewitt (1979) ditunjukkan pada Gambar 7.17. ini adalah sistem heterodyne di mana kekuatan di lengan referensi dan sampel turun dikonversi dari 1,25 GHN ke frekuensi menengahi antar dari 160 MHz. itu mudah menunjukkan bahwa perbedaan fase antara sinyal dua antar frekuensi menengahi (IF) adalah sama seperti dalam kasus microwave. Sinyal ini diperkuat dan dipotong untuk membentuk gelombang semu persegi dan kemudian diumpankan detektor fasa.

7.3 simultaneous phase and attenuationfase simultan dan redamanIt is relatively simple to build a manually operated bridge for thedetermination of both phase and attention, and the early device of kraszewski and kulinski (1976) was basically a mecanical version of that. Kalinski (1976) has devised several variations of a homodyne circuit which proved useful for phase compensation in glass water content measurementHal ini relatif sederhana untuk membangun jembatan dioperasikan secara manual untuk penentuan kedua fase dan perhatian, dan perangkat awal kraszewski dan kulinski (1976) pada dasarnya versi mekanis itu. Kalinski (1976) telah menyusun beberapa variasi rangkaian homodyne yang terbukti berguna untuk kompensasi fase dalam pengukuran kadar air kacathe circuit used by meyer and schilz (1980) is shown in figure 7.18a, and its comparative complexity is obvious. based on heterodyne principles, it functions by first down converting the 9 GHz signal to 10 MHz the required 10 MHz difference between the local oscillator at 8.99GHz andsirkuit yang digunakan oleh meyer dan schilz (1980) ditunjukkan pada gambar 7.18a, dan kompleksitas komparatif jelas. berdasarkan prinsip-prinsip heterodyne, berfungsi dengan turun pertama mengkonversi sinyal 9 GHz sampai 10 MHz yang diperlukan 10 MHz perbedaan antara osilator lokal pada 8.99GHz dan

aa

Method of phase measurement (after ozamiz and hewitt 1979): 1 microwave source; 2 isolator; 3 power splitter; 4 sample head and sample; 5 phase shifter; 6 local microwave oscillator; 7 attenuator; 8 mixer detector; 9 amplifier; 10 phase detector; 11 output. The black arrowheads represent flow of microwave power while open arrowheads indicate lower frequency connections.Metode pengukuran fase (setelah Ozamiz dan hewitt 1979): 1 sumber microwave; 2 isolator; Splitter 3 tenaga 4 kepala sampel dan sampel; Shifter 5 fase; 6 osilator microwave lokal; 7 attenuator; Detektor 8 mixer; 9 penguat; Detektor 10 fase; 11 output. Kepala panah hitam mewakili aliran listrik microwave sedangkan panah terbuka menunjukkan koneksi frekuensi yang lebih rendah.

12 | LAJUTAN