Емкостный влагомер

),тельство СССР Б 27/22, 1982. льство СССР 3 наз чено мат путе ного один кучи яется нциап в г выме ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(57) Устройство предмерения влажности сьИзмерение осуществлпользования дифферека, электроды котороусилием входят в исс ал и в эталонный. Измерительная схема содержит переключатели для поочередного подключения высокопотенциальных электродов обеих частей датчи. ка к измерительному мосту,вькрямители у фильтра, схему выборки и хранения, интегратор, управляемый генератор. Значение влажности определяется по амплитуде, огибающей напряжения после детектора, амплитуда абсолютного значения выходного напряжения моста используется для управления выходным напряжением генератора. Устройство обеспечивает получе" .ние измеряемого параметра в массовойс доле влаги независимо от.нестабиль ности параметров элементов схемы и датчика, 1 ил,Изобретение относится к области контроля физико-химических свойств с помощью емкостных датчиков и может быть использовано для контроля влажности рыхлых и сыпучих материальв5 (шерсть, хлопок, зерно, песок и т.д.).Целью изобретения является повышение точности измерения влажности за счет устранения влияния на результат измерения степени сжатия материала,30 На чертеже изображена функциональная электрическая схема емкостного влагомера. 15Влагомер содержит дифференциаль. ный датчик 1, включающий ниэкопотенциальные игольчатые электроды 2 и 3 и высокопотенциальные электроды 4 и 5, Низкопотенциальные электроды 2 и высокопотенциальный электрод 4 по" гружены в контролируемый датчик 6, находящийся в упаковке 7 а низкопо" тенцивльные электроды 3 и высокопотенциальный электрод 5 - в цилиндри д 5 ческую камеру 8, эаполненную сухим материалом 9 и закрытую упаковочной прокладкой 1 О с одной стороны и сжи.мающим поршнем 11 с другой стороны, Низкопотенциальные электроды 2 и 3 соединены между собой и заземлены. Высокопотенциальные электроды 4 и 5 соединены со средними контактами переключателей 12 и 13, крайние контакты которых соединены между собой и подключены к измерительному плечу мостовой схемы 14, в плечо сравнения которой включен конденсатор 15 пере" менной емкости. К диагонали питания мостовой схемы подключен генератор16 высокой частоты через регулируемый 40 аттенюатор 17, а к индикаторной диагонали - включенные последовательно выпрямитель 18, полосовой фильтр 19, управляемый выпрямитель 20 и ре- гистрирующий прибор 21. К выходу выпрямителя 18 подключен также блок 22 выборки-хранения напряжения, управляющий вход которого через Формирователь 23 строб-импульса соединен с одним иэ выходов мультивибратора 24, Выход блока 22 подключен к входу сумматора 25, второй вход которого соединен с источником 26 опорного напряжения, выход сумматора соединен с входом интегратора 27 подключенного выходом к управляющему входу .аттенюатора 17Цепи управления переключателей 12 и 13 соединены с противофазными выходами мультивибратора 24, к которым также подключена цепь управления выпрямителя 20.,Элементы 16, 17 и 27 функционально объединены в управляемый генератор,элементы 14, 15 и 18 функционально представляют собой схему высокой частоты.Емкостный влагомер работает следующим образом.Игольчатые электроды датчика 1 под действием прижима, прикладываемого к поршню 11, погружаются в контролируемый влажный материал 6 и сухой образцовый материал 9, размещенный в камере 8; Мультивибратор 24 с низкой частотой производит переключение высокопотенциальных электродов 4 и 5 емкостного датчика.В положениях средних контактов переключателей 12 и 13 конденсатор, образованный высокопотенциальным электродом 4 и низкопотенциальными электродами 2, включается в мостовую схему 14, которая предварительно уравно" вешивается при пустом датчике-кондея" саторе с помощью конденсатора 5 пе 1 ременной емкости. При погружении электродов в контролируемый влажный материал 6 мостовая схема 14 разбалансируется, и выходное напряжение моста становится пропорциональным массе контролируемого материала.К (шо+шс) КРо(1) где Б - чувствительность мостовой схемы .К " коэффициент учитывающий геометрические размеры ирасположение электродов дат"чика;ш иш - масса соответственно влаги6 Си сухого вещества матеоиалав зоне электрического поляэлектродов;К - коэфФициент передачи регуглируемого аттенюатора 17;Б - напряжение высокочастотного генератора 16.В другом положении переключателя,соответствующем второму устойчи-вому состоянию мультивибратора 24,вмостовую схему 14 включается конденсатор, образованный высокопотенциальным электродом 5 и низкопотенциальными электродами 3, которые погружены в сухой материал 9, сжатыйн такой же степени как и контролируемый влажный материал 6,Выходное напряжение моста в этомслучае становится пропорциональныммассе сухого материала.11 а 8 К 1 йРг 11 о (2)При непрерывной работе мультивибратора 24 выходные напряжения моста 01 и П г поочередно выпрямляются выпрямителем 18. Переменная составляющая напряжения, возникающая при наличии влаги в контролируемом материале (ББг ), выделяется полосовым фильтром 19 (или усиливается избирательным усилителем) и выпрямляется выпрямителем 20, который управляется противофаэным напряжением мультивибратора 24. Выпрямленное напряжение с учетом коэффициентов передач преобразовательных звеньев равно1 УКК - --- БККККшБ 3 4 2 2 1 г з 4 во239577 . 4фициент передачи аттенюатора 17 внаправлении уравнивания входных напряжений Б и 0, Процесс накопления в интеграторе 27 прекращаетсяпри равенстве сравниваемых напряже- ний 4в с й уо вИз равенства 5 следует, что в реэуль 10 тате автоматического регулированиявыходного напряжения аттенюатора 17 его коэффициент передачи становится равнымБс15 К юъе (6)БК (й +й )К К 11Подставляя значение коэффициен-та передачи аттенюатора 17 из выражения (6) в (3), получаем значе ние выходного напряженияКе 116 й в йвБ = -- - --- =К - -"- К Ув+ п в+ш.где К - коэффициент выпрямления выпрямителя 18;К - коэффициент передачи управляемого выпрямителя 20 сфильтром 19.Одновременно выпрямленные напря"щения 0 и Б поступают на вход блока 22 выборки-хранения, который управляется строб-импульсами формирователя 23. Выборки из входного напряжения осуществляются в момент действия строб-импульса, который формируется при переключении мультивибратора 24 с некоторой задержкой,Поскольку формирователь 23 подключенк одному иэ выходов мультивибратора,то строб-импульс формируется при указанном на схеме его подключении.голько в моменты включения в мосто-вуюсхему 14 электродов, погружаемых в контролируемый материал 6,В результате этого взятие выборок иих хранение осуществляются толькоиэ напряжения Б,.. 01 ЗК 1(йв+йс г 1 СРо э (4)где Кв - коэффициент преобразованияблока 22,Запомненное напряжение Б воздей 4ствует на вход интегратора 2 через сумматор 25, на второй вход которо" го воздействует опорное напряжение У сопз противоположной полярности от источника 26. Накапливаемое в интеграторе напряжение изменяет коэфКУ25 где К= --- постоянный коэффициент2 Кпреобразования;тУ= - - массовая доля влагиЩ +Щсвконтролируемого материала.Таким образом, выходное напряже"ние (7, регистрируемое прибором21, пропорционально массовой долевлаги контролируемого материала прилюбой абсолютной массе влаги в этом 35 материале, При этом результат измере.ния не зависит от непостоянства амплитуды высокочастотного напряжения(Б ), температурных изменений гео"метрических размеровемкостного дат чика (К,)нестабильности чувствительности мостовой схемы (Я)регулируемого аттенюатора . (Кг) и вы-.прямителями (К), что обеспечиваетповышение точности измерения влаж ности рыхлых и сыпучих материаловпо сравнению с известным примернов 1,5-2 раза.Предлагаемый влагомер,позволитболее точно контролировать малые 50 влажности в веществах (шерсть, хлопок, зерно и т,д,),формула изобретения55 Вмкостный влагомер, содержащийдифференциальный датчик, переключа; тель, мультивибратор, индикатор, управляемый выпрямитель, измери.Рошко 2 Тираж 778 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, РаушЗаказ 3388 Подписноео комитета СССРй и открытийская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,ул,.Проектная, 4 В 12395 тельную схему, полосовой фильтр, генератор высокой частоты, при этом низкопотенциальные электроды датчика выполнены эаэемпенными, один высоко" .потенциальный электрод датчика соединен через переключатель с измери. тельной схемой, управляющие входы пе" реключателя и выпрямителя соединены с мультивибратором, выход измерительной схемы через полосовой фильтр и 10 ,управляемый выпрямитель соединен с Индикатором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния степени сжатия материала на ре эультат иэмерения, он дополнитель 77 Ьно содержит второй переключатель,формирователь, схему выборки-хранения, источник опорного напряжения,схему сравнения, причем второй переключатель соединен с вторым высокопотенциальным электродом и измерительной схемой, а управляющим вхо"дом - с мультивибратором, формиро-,ватель соединен с мультивибратороми схемой выборки-хранения, вход которой соединен с выходом измеритель"ной схемы, а выход - с одним иэ вхо- .дов схемы сравнения, другой вход которой соединен с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом генератора.