Емкостный датчик влажности материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 151080. Бюллетень Мо 38Дата опубликованя описал ия 151080(51)М. Кл. С 01 й 27/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЕМКОСТНЫй ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для контроля однородности и влажности листовых диэлектриков.Известен емкостный датчик влажности, содержащий неподвижный электрод, выполненный в виде полого металлического цилиндра, и подвижный электрод, выполненный в виде сплошного металлического цилиндра. С целью компенсации толщины слоя материала наружный цилиндр снабжен кольцевым выступом с конусообразной внутренней поверхностью, образующим с подвижным электродом компенсирующий конденсатор 1 Д .Недостатком известного датчика является невысокая точность компенсации.толщины материала, обусловленная 20 неидентинным изменением емкостей рабочего и компенсирующего конденсаторов при изменении толщины материала.Известен также емкостный датчик влажности материалов, содержащий кор гус с основанием для контролируемого материала, измерительный и компенсирующий конденсаторы, каждый из которых образован подвижным и неподвижным электродами 21 . 30 С целью компенсации влияния толщины материала датчик снабжен дополнительным кольцевым электродом, образующим с подвижным электродом компенсирующий конденсатор.Данный датчик является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.Недостатком данного датчика является необходимость вырезать образец определенной формы для проведения измерений, что усложняет измерения. Кроме того, датчик может контролировать лишь некоторые материалы с различной диэлектрической проницаемостью. Цель изобретения - упрощение измерений и исключение влияния диэлектрической проницаемости.Поставленная цель достигается тем, что в датчике, содержащем корпус с основанием для контролируемого материала, измерительный и компенсирующий конденсаторы, каждый из которых обра-. зован подвижным и неподвижным электродами, перпендикулярно основанию установлен подпружиненный шток, на котором в параллельных плоскостях закреплены подвижные электроды обоих конденсаторов, при этом неподвижныйэлектрод компенсирующего кондесаторазакреплен на корпусе под его подвижным электродом, а неподвижный электрод измерительного конденсатора рас. положен в основании. С целью исключения влияния диэлектрической проницаемости электроды компенсирующегоконденсатора выполнены в виде секта;,ров и один из них выполнен поворотным,На фиг. 1 изображен емкостный датчик, разрез; на фиг. 2 - компенсирующий конденсатор, сечение А-А Фиг. 1,Емкостный датчик содержит корпус1 с основанием 2 для контролируемогоматериала, измерительный и компенсирующий конденсаторы, 15В корпусе перпендикулярно основанию 2 установлен подпружиненный шток3, на котором в параллельных плоскостях закреплены подвижные электроды 4и 5 конденсаторов. Под подвижным 20электродом 4 на корпусе закреплен неподвижный электрод 6, образующийвместе с электродом 4 компенсирующийконденсатор. Электроды 4 и 6 выполнены из секторов, причем электрод 4 мо- д 5жет поворачиваться. Другим неподвижным электродомявляется основание 2,образующее вместе с электродом 5 измерительный конденсатор, диэлектрикомкоторого служит контролируемый материал. Датчик снабжен поворотной головкой 7 и с помощью кронштейна 8закреплен на основании 2.Емкостный датчик работает следующим образом.Предварительно выбирается высотаустановки датчика в кронштейне 8 таким образом, чтобы при касании подвижного электрода 5 и основания 2 зазормежду подвижным 4 и неподвижным 6электродами компенсирующего конденсатора отсутствовал. После этого создается воздушный зазор между подвижным электродом 5 и основанием 2, Поворотной головкой 7 площадь перекрытия электродов компенсирующего конденсатора устанавливается равной площади подвижного электрода. В этом положении производится балансировкамостовой измерительной схемы, в смежные плечи которой включены измеритель ный и компенсирующий конденсаторыдатчика.Когда на основание 2 помещаетсяконтролируемый материал, происходитподъем подвижных электродов 4 и 5,при этом зазор компенсирующего конденсатора устанавливается равным толщине контролируемого материала. Компенсация разности диэлектрическихпроницаемостей воздуха и контролируемаго материала осуществляется за счет 60соответствующей установки площадиперекрытия пластин компенсирующегоконденсатора путем поворота головки7 и связанного с ней подвижного электрода 4. 65 Изменение толщины контролируемогоматериала при его перемещении .относительно подвижного электрода приводитк соответствующему изменению зазорамежду электродами компенсирующегоконденсатора. Компенсация влияниятолщины материала достигается при условии равенства емкостей измерительного и компенсирующего конденсаторовв процессе контроля:с,=с,где С 1 - емкость измерительного конденсатора,С - емкость компенсирующегоконденсатораДанное уравнение можно записать сучетом значения емкости плоского конденсатора в следующем виде:гзД 1 д 2где Е. и Е 2 - диэлектрические проницаемости контролируемого материала и воздуха,площади перекрытияэлектродов измерительного и коглпен ирующего,конденсаторов;д - толщина контролируемогоматериала;д - расстояние между злектродами компенсирующегоконденсатора,Учитывая, что д всегда равно д 2,можно записать:5 -- Е 25.Принимая диэлектрическую проницаемость воздуха равной 1, получаем:З 2 = Е 3 лТаким образом, для полной компенсации влияния толщины материала необходимо, чтобы площадь перекрытия пластин компенсирующего конденсатора былав Е раз больше площади подвижногоэлектрода, что достигается поворотомэлектрода 4.Изобретение позволяет упроститьпроцесс измерений и исключить влияние диэлектрической проницаемости. Формула изобретения1. Емкостный датчик влажности материалов, содержащий корпус с основанием для контролируемого материала, измерительный и компенсирующий конденсаторы, каждый из которых образован подвижным и неподвижным электродами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения измерений, в корпусе датчика перпендикулярно основанию установлен подпружиненный шток, на котором в параллельных плоскостях закреплены подвижные электроды обоих конденсаторов, при этом неподвижный электрод компенсирующего конденсатора закреплен на корпусе под его подвижным электродом, а неподвиж771527 Фиг. Заказ 6684/54Подписное ВНИИПИТираж 10 ный электрод измерительного конден"- сатора расположен в основании.2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения влияния диэлектрической проницаемости, электроды компенсирующего конденсатора выполнены в виде секторов и один из них выполнен поворотным Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 362234, кл, С 01 М 27/22, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 363027, кл. 6 01 Н 27/22, 1971