Поверхностный емкостный датчик

397 7/ ТЕПЬС СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕ(211 3337481/18-25 а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, , (22) 26.0881 с целью расширения его функциональ- (46) 07 09.83. Бйл. Р 33 ных воэможностей .за счет учета темпе- (72);Ш;Ш.Зиятдинов и А.р,рамазанов ратуры и засоленности исследуемого (71)Среднеазиатский ордена Трудово- : материала, один из электродов выполго Ерасного Знамени научно-исследо- .нен польм в виде усеченного конуса, вательский институт ирригации а другой - в виде кольца с изоляцией им. В.Д,Журина .от исследуемой среды, между электро- (53) 551. 508 .7(088 .8) дами установлен электрод солемера, (56) 1 двторское свидетельство СССР ".выполненный в виде четырех металлист 9 516952, кл., Я 01 И 27/22, 1974, . . ческих стержней, одни концы которых2. Авторское свидетельство СССРзакреплены через резьбовые соедине 682810, кл 6 01 М 27/22, 19 Я 6 .:,:.:; ния под прямым углом между собой(прототип)с помощью кольца внутри корпуса, а(54)(57) 1.ПОВЕРХНОСТНЫЙ,ЕМКОСТНцйдругие их концы закреплены в корпусе ЯАТЧИК, содержащий циЛйндрический . :заподлицо. корпус с расположенными,в нем соос-2. Датчик по.п.1 о т л и ч а ю -но двумя, изолированными, один от.щ и и с я тем, что в полом электро другого цилиндрическими электродами,"-,": де расположено термосопротивление.С:Изобретение относится к измерительной, технике и предназначено для почевенно-мелиоративных исследований,Известен датчик для измерениявлажности химически неоднородныхматериалов с высокой проводимостью,содержащий электроды на изолированной основе.Изолированное основание выполненов виде шайбообразной подложки иэ сегнетокерамики и размещено на днетеплопроводящего корпуса , а последний выполнен в виде стакана, в котором расположен термоэлемент (1.Известная конструкция датчиканепригодна для измерения малых значений влажности среды ввиду своейконструктивной особенности, так какизолированные электроды от,измеряемой средн в силу больших сопротивлений обладают низкой чувствительностью. Введение для этой цели дополнительных усилителей в аппаратуреведет к искажению поступающихсигналов, что уменьшает точностьизмерения, 25Наиболее близким к предлага .момуявляется поверхностный емкостныйдатчик, содержащий цилиндрическийкорпус с расположенными в нем соосно двумя изолированными один от дру;гого цилиндрическими электродами (2).Недостатком известного датчикаявляется то, что его нельзя использовать там, где необходимо одновременно определять концентрациисолей и температуры в объеме измерения влажности без извлечения образцов.Растворение солей в дисперсныхтелах, например в почвогрунтах, зависитот их влажности и температуры, вместе 40с тем при протекании непрерывногопроце"са их значения меняются как вовремени, так в пространстве (в элементарном объеме), причем величина засоленности даже полностью растворенных солей в этих телах не остаетсяпостоянной в силу взаимного иэменеиния градиента влажности и температуры,В связис этим значение 50влажности дисперсных тел, соответствующей данной температуре и опреде,ленному периоду формирования концентрации солей, необходимо определить ведином объеме на месте измерения. 55Бель изобретения - расширениефункциональных возможностей датчиказа счет учета температуры и засоленности исследуемого материала,Укаэанная цель достигается тем, 60что в поверхностном емкостном датчике, содержащем цилиндрический корпусс расположенными в нем соосно двумя,изолированными один от другого цилинд"рическими электродами, один из элект.)5 родов выполнен полым в виде усеченного конуса, а другой- в .виде кольца с изоляцией от исследуемой среды, между электродами установлен электрод солемера, выполненный в виде четырех металлических стержней, одни концыкоторых закреплены через резьбовыесоединения под прямым углом между собой с помощью кольца внутри корпуса,а другие их концы закреплены в корпусе заподлицо.Кроме того, в полом электроде расположено термосопротивление. Нафиг.1 схематически покан емкостныйдатчик, продольный разрез; на фиг.2разрез А-А на фиг.1.Предлагаемый датчик представляетсобой измерительный емкостный датчикв виде зонда, позволяющий вести измерения в почвогрунтах ненарушеннойструктуры без извлечения образцов налюбой глубине от поверхности земли,Роль обкладок конденсатора играют.два изолированных между собой металлических электрода 2 и 3, расположен"ные на расстоянии один од другогона одной оси цилиндрического корпуса 1 из диэлектрического материала.Электрод 3 выпрлнен полым в видеусеченного конуса, а электрод 2в виде кольца. Билиндрический кольцевой электрод 2 электрически изолирован диэлектрическим материалом4 от измеряемой среды, а электрод3 (полый) находится в контактес измеряемой средой. В полый электрод 3 вмонтировано термоаопротивлен . 5, что образует активный электрод датчика. Между электродами 2и 3 установлен электрод б солемера,работающий по принципу электропроводности ,вмонтированный в кольцо 7.Вторым электродом солемера является также активный электрод 3датчика.Таким образом, последний является единым электродом всех трех функциональных параметров измеряемогообъекта,В предлагаемой конструкции поверхности электродов разнесены по поверхности корпуса датчика. Следовательно, электрическое поле не будет локализовано в самом корпусе датчика, а будет охватывать значительное пространство вокруг него с наружной стороны. При этом электрическое поле электродов б и 3 солемера расположено в его внутреннем пространстве. Электрические поля электродов влагомера и солемера предлагаемого датчика располагаются по отношению друг к другу коаксиально,что обеспечивает высокую точность измерения засоленности 1 измеряемой среды (почвогрунта) по электропроводности во лажной среде.1040397 Составитель А.ПлатоваРедактор Ю.Ковач Техред Ж.Кастелевич Корректор О.Тигорв каэ 6921/48 Тираж 873 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РауПодписноекомитета СССРи открытийская наб., 4/5 1 Патент , г. Ужгород, ул. Проектная лиал Электрод б солемера, расположен-ный между двумя цилиндрическими электродаМи 2 и 3, .состоит из четырех ме-,таллических стержней, одни концыкоторых крепятся через резьбовыесеединения под прямым углом между 5собой на поверхность кольца 7, распо.ложенного внутри корпуса 1 перпендикулярно со своей плоскостью к осидатчика, а другие их концы выходят,радиально через стенку на поверхность 10корпуса 1 эаподлицо.Все три электрода датчика включаются с помощью коммутативного устройства в известную мостовую схемуприбора. Питание моста одним плечом 15которого является датчик-зонд,состоящий из двух цилиндрическихэлектродов, осуществляется стабилизированным по амплитуде и частоте .переменным напряжением.20Датчик работает. следующим образом.Электрическое поле предлагаемогодатчика охватывает пространство вокруг цилиндрических электродов 2и 3 имеет коаксиальную Форму припервом приближении . Вместе с темактивная проводлмость между электродами 2 и 3, зависящая от содержания.солей в измеряемом объекте,сводится к нулю ввйду того, чтоодин из электродов датчика изолирован от измеряемой среды. Реактивнаяпроводимость составной частьюкоторой является изменение емкостидатчика прямо пропорциональной влажности измеряемой среды, возрастает,Приэтомсигнал разбаланса подается на измеряемый прибор. Изменение активного сопротивления, завиеящее от минерализации влажнойсреды, измеряется в паре электродом б солемера и активным электродом 3 датчика кондуктометрическим методом. Температура этой же среды определяется по изменению величины термосопро,тивления 5.