CN1559004A - 用微波确定物质的至少一种物理参数的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种测量物质的至少一种诸如水分含量和盐分含量之类的物理参数的方法和设备。这是通过发射微波束穿过被测材料而只检测发射波中具有预定极性的那部分反射波来完成的。为了实现这个目的，采用了一片极化板，使得只有穿过物质的交叉极化的微波被检测，而从周围结构反射的同极化的反射波被排除。被测物体可以处于在传送带上的运动状态或处于静止状态。

Description

用微波确定物质的至少一种物理参数的设备和方法

                               技术领域

本发明涉及借助于向物体发射微波，并分析同极性和交叉极性的发射和反射的微波来确定一个物体的至少一种物理参数的方法和设备。

                               背景技术

我们都知道，在很多产品，如木材，烟草和食物的加工过程中，产品中的水分含量在进入产品生产的最后阶段前起着很重要的作用。

当水分用微波辐射来测量时，微波和被测量物质的水分子相互作用。由于水分子的偶极子性质，微波场和这些分子相互作用，使分子产生旋转和直线运动，导致入射能量的热吸收。通过测量微波的衰减(能量的损耗)以及微波的相移(速度的损耗)，就可以精确地确定物质的水分含量。这通常是通过把输出信号转换成电信号来实现的。一种材料中的衰减和相移可以用来计算该材料的介电性能。一种材料的介电性能通常用相对复介电系数，ε＝ε’+jε″来表达，其中ε’是代表一种材料储存电能的能力的介电常数，ε″是代表材料中电场能量损耗的损耗因子。知道了ε’和ε″，就可以根据已知公式计算出材料的水含量和密度。

而且，其他的物理参数如脂肪，蛋白质和盐分，可以通过比如说采用多个频率，并离析受制于两种损耗机制的频率特性差异的水分吸收效应和盐离子吸收效应来决定。通过反复的设备分析，并且和用传统方法得到的结果进行对比，可以实现校准。

迄今为止所知道的采用微波的方法一般只测量水分含量，而不测量其他的物理参数，如脂肪，蛋白质和盐分。比如说，还没有做出采用非接触的微波技术来测量脂肪含量的设备。一种用微波进行脂肪含量估算的手提设备已经制造出来。但是，这个设备需要和被测物体紧密接触，而且实际测量的是水分含量。这个设备是预先标定的，然后从测得的水分含量来计算脂肪含量。

还有其他的系统和方法被开发来测量材料的水分含量。一种就是用一个类似于上述设备的所谓“带状线”传感器的手提仪器。这个仪器放置在材料上面使得带状线和材料密切接触。然后产生微波，并沿着带状线传播，然后在带状线中测量出衰减。然后这种衰减或损耗被转换成水分含量。这种方法是一种表面测量。为了得到块状材料的总体水分含量，必须在不同的地方测量，并且将这个物体翻过来测量。然后用所得的平均值作为一个指示值。

在另外一种装置中，材料被放置在微波发射系统的发射天线和接收天线之间，并且把源信号和从材料来的输出信号进行比较，可以推断出材料的性质。

在还有一种装置中，在美国第4578998号专利，描述了一种采用信号的不同的极化态的微波系统。由于采用两种不同极化态，用两个辐射器横扫一个片状材料进行测量，就可以避免两者之间的信号交换。换句话说，极化态是用来区别两个辐射器的。

美国第4578998号专利的问题在于，测得的信号包括穿过材料的衰减和从周围材料反弹回来的微波反射，其中后者并没有被考虑进去。这就给结果引入误差。

采用手提接触仪器的缺点是这是一种块状材料的表面测量。因此，为了得到材料作为整体的测量结果是很耗时的，因为它需要绕着材料测量不同的点，并且因为它需要在测量时由人操作将传感器放置得跟材料紧密接触而带来操作上的不便。这可以导致误差，因为人不可能每次都以完全一样的方式操作仪器。

                               发明内容

本发明的一个目的在于通过提供一种测量物质的至少一种诸如块状材料的水分和脂肪含量之类的物理参数的方法和设备来改进上述方法。这是通过利用极化态(po1arisation)在样品中建立一条发射路径来实现的，其中一束微波发射并穿过被测材料，而且只有发射微波中有预先设定极性(polarity)的反射波被检测到。这样的优点是只有穿过材料的信号才能被测量到。这是通过一个极化板来实现的，这样使得只有那些通过物质的交叉极性的微波被检测到，从周围结构反射的同极性的微波就被排除。这样就增加了测量的灵敏度和精度。因此，只有那些穿过被测物质后从极化板反射出来的波被接收。当建立系统来检测交叉极性的反射波时，可以确保被测微波在被检测之前已经穿过物质两次。当建立系统来检测同极性的反射波时，可以确定接收天线孔阑到材料表面的距离，而且可以通过跟没有材料时的同极性反射波进行比较来把这个距离跟材料的厚度联系起来。

根据第一方面，本发明涉及一种借助于向物体发射微波并分析反射的微波来测定物体的至少一种物理参数的设备，所述设备包括：

产生随时间变化的电信号的源；

位于物体附近的发射器，用于将随时间变化的电信号转换成微波并把微波射向物体；

邻接着物体并位于发射器对面的极化器(polarizer)，用于旋转发射波的至少一部分极化态并且反射发射波的预定极性；

相对于极化器位于物体对面的接收器，用于接收预定极性的反射微波并把它们转换成电信号；和

计算机系统，用于利用电信号来计算物体的至少一种物理参数。

而且，最好提供控制电路来进行源的控制。极化器可以是带有众多的位于极化板水平面内的用来旋转至少一部分发射波的平行金属丝的平板。这些金属丝可以用诸如塑料之类的非反射介质来支撑。极化板的底层是一种诸如金属平板之类的反射材料。当微波碰到极化板时，它们的一部分碰到旋转极化态的金属丝，而另一部分从金属丝中穿过支撑材料，直到从底板反射回来。底板根据反射定律反射微波，其中被反射的微波中的一部分碰到旋转极化态的金属丝。采用极化板的合适厚度，就是金属丝和底板之间的间隔，可以使得“第二”极化态和“第一”极化态相同。最好这个间隔是1/4λ，其中λ是微波的波长，或者一般采用(1/4+n)λ，其中n为整数。然而这一般是当金属丝和反射平板之间存在空气的典型情况。但是当金属丝和反射平板之间存在一种材料时，这个厚度比率就有所不同，它由这种材料的介电性质决定。旋转了的极化态被一个接收器所接收并从微波转换成电信号。这个接收的微波的极化态可以是比如说相对于发射微波旋转了90°，这可以是线极化和/或圆极化。这个接收器可以是比如说一根天线或一个偶极子。

随时间变化的电源信号的频率取决于是只测量一个参数，比如说水分还是测量更多的参数，比如说水分和盐分。这是因为水和盐分子的不同的特性和它们不同的谐振频率。在一个实施例中，随时间变化的电信号有一个顺序循环的频率，就是说首先这个频率用来测量水分，然后第二个不同的频率用来测量盐分。因此随时间变化的电磁场至少有一个频率。

为了确定物体的比如说水分含量和/或密度之类的至少一种物理参数，可以采用一个参考信道。在一个实施例中，该设备配有一个耦合器来划分发射器和接收器之间的电信号，该发射器可以是一个发射天线，其中被引向接收器的那部分电信号通过参考信道并被用作参考信号。最好是一半源信号通过参考信道，另一半到达发射天线。

对物体的测量可以在物体处于静止位置时进行，也可以在物体被一个诸如传送带之类的输运工具传送时进行。发射和接收天线一般设置得相互靠近，在物体上方适当的位置，并且它们的辐射图是朝着物体的。为了测量衰减，两个天线是相互正交极化的。

而且，为了测量材料的介电常数，很重要的是能够确定材料的厚度。这个测量的一个方法是设置一个相对于极化器位于物体上方并且和发射天线靠近的第二接收天线。因此同极性的信号测量了在没有材料存在时和有材料存在时的距离的差异。最好是在这种情况下使所接收到微波的极性和发射微波的相同。还可以用超声波达到相同的目的。

本发明的另一个方面是提供一种向物体发射微波并测量反射的微波来确定物体的至少一种物理参数的方法，所述方法包含以下步骤：

产生随时间变化的第一电信号，并把至少一部分第一电信号转换成微波；

向物体发射微波；

用一个位于发射器的对面并邻近物体的极化器来反射发射的微波，其中反射微波的至少一部分极化态被旋转；

用一个位于物体对面的接收器接收从极化器反射的被旋转的那部分微波，并把发射波中的被接收部分转换成第二电信号；并且

分析第二电信号并且确定至少一种物理参数。

在一个实施例中来自源的随时间变化的电信号被一分为二，一部分通过参考信道，另一部分从极化板到达接收工具，然后两个信号再次相加。叠加信号用来作为比如当没有材料在极化板时的具有一个参考相位和一个参考电平的参考信号。当物体被放置在极化器上时产生的任何从这个参考相位和参考电平的偏移被用来确定这个物体的相对复数介电系数。参考相位或频率的偏移可以用来计算物体的介电常数ε’，而参考电平的偏移可以用来计算物体的损耗因子ε″。当计算ε’和ε″时另一个重要参数是微波穿过的材料厚度。这个参数可以用比如相对于极化器位于物体对面的第二接收工具来测定。这个第二接收工具最好被调整使得它能检测和发射微波极性相同的微波。因此从物体上反射的那部分微波被确定，把它跟比如说没有任何物体时候的参考信号相比较，而且从这个参考信号的相移用来确定物体的高度。知道了孔阑和极化板之间的距离和发射天线的辐射角度，就可以测定有效的测量面积。结合厚度，就计算出体积。

发射的微波可以是线极化的，而接收工具检测到的反射波的极化部分最好和发射微波的极化态成90°角。这样是为了保证只有穿过整个物体的那部分发射波被检测到，其中，极化器放在物体的下面，因此具有这种极化态的微波必须是穿过物体的。测量在材料中的相位变化和衰减变化的一种方法是采用一个参考信道。借助于参考信道中的可调节的衰减器和移相器，在没有材料存在的情况下从参考信道来的信号和从极化器反射的信号的总和可以是0。比如在材料中的纤维主要是一个比如说和反射天线垂直的方向的情况下，微波也可以采用圆极化而不是线极化。

而且，水分含量可以用于确定一个诸如鱼之类的物体的脂肪浓度，其中浮力是已知的，并且是常数，因此在体内脂肪和水之间的关系可以通过经验公式得到。这可以采用历史数据来实现。

                                附图说明

下面要结合附图来详细说明本发明，特别是本发明的具体的优选实施例。其中：

图1显示如何在一个实施例中使用本发明的方法来测量水分含量的流程图；

图2a和图2b是可以采用发明方法的设备的一个实施例示意图；

图3是可以采用本发明方法来测量水分含量的第二实施例的示意图。而且，这个实施例还测量被测物体或物质的深度和密度；

图4是一显示在发射束中对物体或物质的存在的电响应的样本的图表，它用来计算被测物体的密度和被测物体的湿重；

图5显示极化器的一个实施例；

图6显示采用这个设备的实验结果。

                             具体实施方式

下面将结合附图对本发明，特别是一些具体的实施例进行详细的描述。

图1是显示一个设备的实施例如何和本发明的方法一起使用来测量水分含量的流程图。该设备包括一个微波辐射源1，如图所示在耦合器2的左侧。在优选的实施例中，微波辐射源1是一个扫频源，它顺序发射频率在一个预定频带宽度内随时间线性变化的微波。这个辐射源(或这些辐射源)可以设置得发射一个以上的中心频率。这个扫频源1在向耦合器2发送信号前从开关15接收一个信号。开关15决定要发射哪一个中心频率。

从扫频源1送来的信号，一旦被放大到一个合适的电平，就在耦合器2上被分开，一部分信号通过一个参考信道到达接收器7，而剩下的部分到测量信道中的发射天线。最好的情况是到两个不同方向的信号是相等的，每个刚好是原始信号的50％。

可以这样理解，被测样品可以被块状物质的连续流所代替而不会背离本发明的原理。为了便于说明，这里仅用单个被测样品来描述该设备。

微波用诸如发射天线4之类的装置指向样品。或者，也可以用平面天线达到相同的目的。

源信号10a是一个非常高频的微波信号，它通过一个源振荡器在一个预先设定的从略微低于中心频率到略微高于中心频率的频带宽度上进行线性扫描而受到频率调制。源信号优选的中心频率由样品14的性质决定而频率的数目由要测量的诸如水分，盐分或蛋白质之类的物理参数的数目决定。

源信号10a穿过样品14，射到极化器5上，然后反射回来。因为源信号10a已经穿过了样品，它既受到衰减又减慢速度。这个衰减的程度主要由源信号遇上的样品14的材料损耗因子ε″决定。源信号被减慢的程度主要由材料14的介电常数ε’决定。

当源信号10a射到极化器5时，极化器5把信号的极化态改变成接收天线6的极化态。发射天线4和接收天线6除了它们的极化态互相正交以外是基本相同的。这就意味着任何从样品，传送带或传送带上的上部结构或任何周围环境反射回来的信号，以及任何从发射天线4到接收天线6的直接辐射都不会被接收器7所识别，因为这些信号没有进入接收天线6所需的正确极化态。一旦系统被校准，原则上只有系统中由于样品14的存在而导致测量信号中的电变化会被接收器7检测到。

样品4会引入附加的相移和衰减到测量信道中。在一个优选的实施例中，只有一个接收天线，但是应该知道，也可以有一个以上的接收天线。

在一个实施例中，在参考信道和测量信道中都采用一个混频器来测量相位差。在另一个实施例中，参考信号8a进入一个衰减器和移相器3。衰减器和移相器3将在校准的过程中这样设置使得这个信道复制测量信道在没有样品14的情况和在有已知特性的样品存在的情况下的电特性。

接收器7在接收器输入端把参考信号8b和反相的测量信号10b相加。在接收器中产生一个零信号的参考信道中的插入相移和衰减被记录下来。记录的相移和衰减被送到处理器以便完成诸如水分之类的物理参数的计算。

在一个使用多个频率的设备中，方法和上述的一样，开关15在不同频率之间进行切换。

上面是对一个实施例的描述。一般有四种主要的方法来进行测量：

1.最简单的实施例采用一个扫频振荡器1，加上在参考信道的电气可控(可编程的)的移相器和衰减器3。在这个实施例中，调整接收器的受控移相器和衰减器3直到在接收器输入端相加的信号‘正好’反相，在校准频率上产生一个图4中的‘零’输入信号4。当样品14存在时所记录的衰减和相移的变化被送到处理器。

2.源1是非扫频但频率可控的，参考信道只包括一个电气可控的衰减器3.在这种情况下，振荡器频率和衰减器3调整得在接收器7上产生一个零信号。所记录的频率和衰减的变化被送到处理器。

3.采用了一个能够在接收器上产生如图4所示的频率响应的扫频源3。这个接收器电路更为复杂，它应该能够记录作为被测物质引起的相位变化和衰减变化的指标的这个响应特性的形状变化。在这种情况下，参考信道的可编程移相器和衰减器不再需要，因为更复杂的电路提供了必需的相移和衰减信息。但是，图3中的手动调整的衰减器和移相器17仍要保留以便在没有样品的时候在某一个频率校准该系统，使它达到正好反相或图4中的零输入信号26。

4.源1是非扫频的，而且由于样品插入造成的衰减和相移动变化直接通过分立的交叉极化的接收信道来确定，一个信道用于振幅而另一个信道用于相位。在振幅信道中，用一个整流二极管来提供一个表示样品衰减度量值的直流信号电平。在相位信道中，采用一个双平衡混频器来提供一个表示样品引起的相位变化度量值的I.F.(直流)信号电平。

图2a和图2b是演示一个非常简单类型的设备的本发明的一个实施例的示意图。可以是一个扫频源的微波源1产生随时间变化的电信号，在一部分电信号在耦合器2处被分开的地方，部分信号被用作参考信号9，而剩下的信号传送到发射天线4，在那里，一部分信号从极化器5反射，并且穿过物体14。这就是测量信号11。

图3是一个能够用于本发明的设备的第二实施例的示意图。这个设备用图2中设备相似的方法测量一个样品(烟草)中的水分和盐分，其中样品可以处在一个静止状态或者正在传送带上被传送。

这个设备采用两个不同的频率，因为它测量两个不同的物理参数，水分和盐分。因此，开关15在收到从接收器7的一个信号后，在8GHz和12GHz之间切换。也可以采用其他的频率获得同样的结果。

这个设备包括一个微波辐射源1。扫频源1在传送信号给耦合器2之前接收从开关15发来的信号。从扫频源1发出的信号，一旦被放大到一个合适的水平，就在耦合器2上被分开，一部分作为参考信号8a经过参考信道到达接收器7，而剩下的部分信号作为测量信号10a传送到发射天线4。理想状态下这些到两个方向的信号应该相等，每部分是原始信号的50％。

微波对准样品从发射天线4射出。源1是一个非常高频的微波振荡器，它的频率在一个预先设定的频带宽度上反复地随时间作线性变化。

一部分发射的信号11穿过样品14，射在极化器上并反射回来。另一部分发射信号25在信号碰到样品时被反射。这个部分被同极性接收天线19所接收，并通过检测第一次反射的相移被用来测量样品14的厚度。穿过样品14并且射到极化器的那部分信号，在反射并改变极化态后，被横向极化态的接收天线6所接收。

参考信号8a经过手动调整的衰减器和移相器17后到达可编程/可变的衰减器和移相器18。手动调整的衰减器和移相器17用来在仪器建立时校准信号，使得在没有物体时，在频率扫描中某个频率下的总和信号为0。当样品存在时，它增加了测量信道中微波衰减和相移，而到达天线6的信号10b是较弱的。然后接收器7发送一个信号来调整可编程/可变的衰减器和移相器18使得总和信号再次为0。这个调整的量被记录下来作为样品衰减和相位的测量值。

一种红外温度计20测量样品14的温度，并且传送一个信号给接收器，使得相对复介电系数的测量可以根据不同的温度进行校正。

接收器7把参考信号8b和反相的测量信号10b相加。当相移和衰减18被正确调整时，会检测到零信号，表示8b中的衰减和10b中的相等。在参考信道中的相移和衰减就被记录下来了。检测到的相移和衰减被传送到处理器，在那里进行计算并把这些值转换成有意义的信息。

图4是一个显示来自用于计算一个样品的ε’和ε″的接收器7的电信号的样本的图表。X轴代表源的频率扫描，y轴显示信号的强度。首先，在没有样品时，系统被调整得产生响应26。当样品存在时，由于材料中的损耗，发射微波的衰减增加，而且会产生相位变化。由于参考信道中的信号没有变化，在样品存在时，参考信号和测量信号的总和就发生变化，如响应曲线27所示。水平方向的变化代表相移，垂直方向的变化代表样品带来的衰减，这些参数用来从已知公式计算出ε’和ε″。

湿重和密度可以根据物体有关的历史数据来确定，这个物体可以是烟草，木材或谷物。每个这种物体都有它们自己的相移和衰减和实际的水分含量和密度的关系。如果不用公式，我们可以选择从设备上搜集数据并且把它们和实际的水分和密度值对应。

在图4中，曲线26显示当没有被测样品时的被测信号，如图2a所示。在这种情况下，被测信号跟参考信号相等，但是极化态不同。因此，参考信号和被测信号的总和在扫频范围中的某一频率下为0。于是对于没有水分的情况，这个参考值为0。

测量曲线27显示当信号通过带有水分的样品时的情况。在这种情况下，样品使信号减少或衰减了50％。由于参考信号没有变，参考信号和测量信号的总和在代表衰减的垂直方向上改变50％。如果样品是纯水，就吸收所有的微波，测量信号将衰减到零，只能接收到参考信号，就在参考信号的衰减电平上给出一根直线。

而且，曲线27显示出一次频率扫描中微波的相移，这可以从信号最小值的位置看出，它从f₀移到f₁。这个相移就是前面提到的用来计算样品密度的相移。

用相对复介电常数计算出密度以后，如果物体的体积是已知的，就可以根据湿重m_wet用计算密度的公式ρ＝(m_wet+m_dry)/V来计算干重m_dry。如图3所示，体积可以用同极性接收天线19测量样品14厚度的方法来估算，样品的厚度是可以进行周期性记录的。如果这个物体正在传送带上以恒速度被传送，这个物体可以分成具有固定高度和不同厚度的各个部分。

图5显示一个由放置在极化板的水平面内的用来旋转至少一部分发射波的平行金属丝28构成的极化器的实施例。这些金属丝可以用诸如塑料之类的非反射介质29来支撑。极化板的底层可以是一种诸如金属板30之类的反射材料。当微波射到极化板时，它们的一部分碰到金属丝使得极化态旋转，而另一部分从金属丝之间穿过支撑材料，直到被底板30反射回来。极化板的侧面设置得平行于发射天线4和接收天线6之间的连线和两个45°角31和32设置得相等，这就保证了来自发射天线4的入射微波和离开非反射介质29的途中碰到金属丝28从底板30反射的微波的极化态都旋转90°。

下面的例子用来进一步说明本发明，并非用来限制本发明。

例子

下面的例子是以一个在9个茶叶样品上进行的实验为依据的，其中每个样品大约100g，每个有从5％到20％的不同的水分含量。采用了两个扫描频率，一个在8GHz附近，一个在12GHz附近。测量了样品中的衰减，但是没有测量相移。这个实验显示在衰减和样品的实际水分含量之间有一个线性关系，这可以从图6看出。相关系数很高，对于8GHz是0.9914，对于12GHz是0.9789。相关系数是一个从0到1的因子，表示数据点落在一条拟合曲线上的适配程度。

Claims (25)

1.一种借助于向物体发射微波并分析其反射微波来测量物体的至少一种物理参数的设备，其特征在于，所述设备包含：

产生随时间变化的电信号的源；

位于物体附近的发射器，用于将随时间变化的电信号转换成微波并把微波射向物体；

邻接着物体并位于发射器对面的极化器，用于旋转至少一部分发射波的极化态并且反射发射波的预定极性；

相对于极化器位于物体对面的接收器，用于接收预定极性的反射微波并把它们转换成电信号；和

计算机系统，用于利用电信号来计算物体的至少一种物理参数。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括控制所述源的控制电路。

3.如按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述极化器是一个带有位于平板的水平平面内的用来旋转至少一部分发射波的众多的平行金属丝的平板。

4.如权利要求1到3中任一项所述的设备，其特征在于，所述极化器的厚度是微波波长的四分之一。

5.如权利要求1到4中任一项所述的设备，其特征在于，进一步包括一个耦合器来划分在接收器和发射器之间的电信号，其中部分电信号通过参考信道到达接收器并被用作参考信号。

6.如权利要求1到5中任一项所述的设备，其特征在于，所述正在被测量的物体正在被传送中。

7.如权利要求1到6中任一项所述的设备，其特征在于，发射器和接收器是相互正交极化的，并且接收器指向所述材料。

8.如权利要求1到7中任一项所述的设备，其特征在于，至少一种物理参数是物体的水分含量和/或密度。

9.如权利要求1到8中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收器是天线。

10.如权利要求1到9中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收器是二极管。

11.如权利要求1到10中任一项所述的设备，其特征在于，所述发射微波的极化态是线极化。

12.如权利要求1到11中任一项所述的设备，其特征在于，所述发射微波的极化态是圆极化。

13.如权利要求1到12中任一项所述的设备，其特征在于，进一步包括相对于极化器位于物体对面的第二接收器来接收至少一部分反射的微波。

14.如权利要求1到13中任一项所述的设备，其特征在于，接收的微波的极性和发射微波的极性相同。

15.一种借助向物体发射微波并分析其反射波来确定物体的至少一种物理参数的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

产生随时间变化的第一电信号，并把至少一部分第一电信号转换成微波；

向物体发射微波；

用位于发射器的对面并邻近物体的极化器来反射发射的微波，其中反射微波的至少一部分极化态被旋转；

用位于物体对面的接收器接收从极化器反射的被旋转的那部分微波，并把发射波中的被接收部分转换成第二电信号；并且

分析第二电信号并且确定至少一种物理参数。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，一部分第一电信号通过参考信道到达接收工具，并且被用作参考信号。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述至少一部分发射微波的旋转角度为90°。

18.如权利要求15到17中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二电信号和参考信号的总和用来确定至少一种物理参数。

19.如权利要求15到18中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二电信号用来确定至少一种物理参数。

20.如权利要求15到19中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括相对于极化器位于物体对面的第二接收工具，用来接收至少一部分具有预定极性的反射微波，其中接收的微波被转换成电信号，并且其中电信号相对于参考信号的相移用来确定物体的高度。

21.如权利要求15到20中任一项所述的方法，其特征在于，其中信号的衰减电平和相移被用来计算物体的介电常数和损耗因子。

22.如权利要求15到21中任一项所述的方法，其特征在于，其中物体的介电常数和损耗因子用来计算物体的密度。

23.如权利要求15到22中任一项所述的方法，其特征在于，其中物体的介电常数和损耗因子用来计算物体的水分含量。

24.如权利要求15到23中任一项所述的方法，其特征在于，其中物体的体积，密度和水分含量用来确定物体的干重。

25.如权利要求15到24中任一项所述的方法，其特征在于，其中物体的至少一种物理参数的确定是以历史数据为基础。

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