Устройство для измерения влажности почвы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 33 А 1 ЕСПУБЛИ 5 601 Й 27/ ЫИ КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕН ПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И кевич, М,М.Тушма уст- рительК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(1) Львовский сельскохозяйственный институт(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1402907, кл, 0 01 й 27/22, 1988,Авторское свидетельство СССРМ 842541, кл. 6 01 М 27/22, 1981,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ(57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к диэльнометрическим средствам измерениявлажности дисперсных материалов, и может найти применение во многих областях Изобретение относится к автоматическому приборостроению, а именно к диэльнометрическим средствам измерения влажности дисперсных материалов, и может найти применение во многих областях народного хозяйства.Целью изобретения является повышение точности измерений,На фиг.1 изображена блок-схе ройства; на фиг,2 - блок-схема изме ного многополюсника.Устройство для измерения влажности почвы (фиг.1) содержит два генератора 1 и 2 гармонических колебаний, первый 3 и-второй 4 управляемые ключи, усилитель 5 переменного тока, измерительный многополюсник 6, модулятор 7, блок 8 управления, третий 9 и четвертый 10 управляемые ключи,хозяйства, Целью изобретения повышение точности измерений а для измерения влажности. Устеализовано по схеме двухчастотетода, когда поочередно тся излучения на двух фиксиростотахИзмерительная схема осут фаэовое балансирование при тельной коммутации частот. Навыходного сигнала, полученное й частоте, вычитается иэ напрянала, полученного на меньшей чазность этих напряжений делится ение, полученное при измерении й частоте, Эффект повышения точтигается эа счет автоматической ции возмущающих факторов - ры, солесодержания, плотности и материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. народного является устройств ройство р ного м производя ванных ча ществляе последова пряжение на больше жения сиг стоте, а ра на напряж на больше ности дос компенса температу структуры амплитудный детектор 11, ключевую схему 12, схему 13 совпадения, пятый управляемый ключ 14, интегратор 15, сумматор 16, первый блок 17 деления, шестой управляемый ключ 18, второй интегратор 19, второй блок 20 деления, дифференциальный усилитель 21, источник 22 опорного напряжения и индикатор 23.Первый вход измерительного многополюсника 6 соединен с последовательно соединенными амплитудным детектором 11, ключевой схемой 12 и схемой 13 совпадения, второй вход которой подключен к выходу модулятора 7, второй выход которого соединен с вторым входом измерительного многополюсника 6, третий вход которого соединен с выходом интегратора 15. Выходы генераторов 1 и 2 через первый 3 и второй 4кпн;чи очи по:. п"п нпппку пчпч к в:г у усилителя 5 переменного уока. Выходы из меригепьного многопопюсника 6 через третий 9 и четвертый 10 ключи соединены с нулевой шинои уст роиства, Выход схемы 13 совпадения через последовательно соединенные пятый ключ 14, интегратор 15, сумматор 16 и блок 17 деления соединен с индикатором 23, Второй выход схемы 13 совпадения через последовательно соединенные шестой ключ 18, второй интеграт эр 19 и второй блок 20 деления подсоединен к первому входу дифференциальноо усигителя 21, к второму входу которого подключен источник 22 опорного напряжения, а выход дифференциального усилителя 21 подсоединен к управляющим входам бпоков 17 и 20 деления, выход второго интегратора 19 подключен к третьему входу измерительного многопопюсника 6 и второму входу сумматора 16, третий выход модулятора 7 соединен с входом блока 8 управления, первый выход которого соединен с управляющими входами первого 3, третьего 9 и пятого 14 ключей, а второй выход - с управляющими входами второго 4, четвертого 10 и шестого 18 ключей,Измерительный многополюсник 6 (фиг,2) содержит емкостный датчик 24, модулирующий двухполюсный элемент 25 и первый 26 и второй 27 управляемые резонансные элементы, Первые выводы емкостного датчика 24, модулирующ го двухполюсного элемента 25 и первого 25 и второго 27 управляемых резонансных элементов объединены и подключены к клеь ме первого входа измерительного многоэолюсника б, Управляющие входы мадулир ющего двухполюсного элемента 25, первзго 26 и второго 27 управляемых резонансных элементов являются соответственно вторым, третьим и четвертцми входами измерительного многополюсника б, Вторые выводы первого 26 и второго 27 управляемых резонансных элементов являются выходами измерительного многополюсникз б. Вторые выводы емкостного датчика 24 и управляемого модулирующего двухполюсного элемента 25 соединены с нулевой шиной устройства,Устройство работает следующим ог разом.Напряжение с генераторов 1 и 2 через управляемые ключи 3 и 4 и усилитель 5 поочередно поступает на измерительный многополюсник б, состоящий из емкостього датчика 24, модулирующего элемента:5 и управляемых резонансных элементов ".б и 27, которые подключаются к измерительному мноугпуопюснику с помощью управяе 5 10 15 20 25 30 35цу 1) 1 и 1и к и и. " ии , к с ) гч и ,3 Г; у ипппя 1и "1)упьснь 1 м нпп 1 уч к пни."л и блока 8, синх 1 юнизировпна,11 ри срабатывании электронного ключа 3, когорый подключает к измерительному многопопюснику генератор 1, одновременно срабатывает и электронный ключ 9, подключая к измерительному многополюснику резонасный элемент 26, Аналогично, с по. мощью ключей 4 и 10, коммутируются второй генерагор 2 и второй управляемый резонансный элемент 27. Таким образом реализуются два идентичных канзпа измерения, работающих на двух разных фиксированных частотах, На модулирующий элемент 25 подается импульсное напряжение с модулятора 7, который является гакже задающим генератором для блока 8 управления ключами. При равенстве реактивных проводимостей измерительного многопопюсника высокочастотное напряжение, снимаемое с него, немодупировано и сигнал на выходе амплитудного детектора 11 равен нулю, При изменении влажности емкостная составляющая полной проводимости датчика 24 изменяется, равновесие схемы нарушается, на выходе детектора 11 появляется импульсное напряжение фазы, соответствощей изменению влажности, Это напряжение подается на вход ключевой схемы 12, выполненной, например, на операционном усилителе, Ключевая схема 12 формирует импульсное напряжение, которое подается на один вход схемы 13 совпадения, к второму входу схемы совпадения подключен модулятор 7, При совпадении фаз входных сигналов на выходе схемы совпадения формируется импульсное напряжение, при несовпадении - постоянный положительный уровень. Сигнал схемы совпадения через управляемые ключи 14 и 18 поступает соответственно на входы интеграторов 15 и 19. Управляемые ключи 14 и 18 также управляются блоком 8, причем ключ 14 срабатывает одновременно с ключами 3 и 9, а ключ 18 - одновременно с ключами 4 и 10, При увеличении емкости датчика 24 (увеличение влажности) на вход интеграторов подается постоянный положительный уровень и напряжение на их выходах растет, Это напряжение прикладывается к резонансным элементам 26 и 27, их емкости уменьшаются до величины, соответствующей равновесию схемы. Г 1 ри уменьшении емкости датчика 24 (уменьшение влажности) на вход интеграторов поступает разнопопярное импульсное напряжение, их выходной потенциал уменьшается, емкости резонансных элементов увеличиваются до величины, соответствующей равновесию схемы.Глки 1 ф ;:Г)разом, схема всегда находится в режиме динамическсно равновесия, а выходные напряжения интеграторов 15 и 19 служат мерой истинной емкости датчика 24 и, соответственно, измеряемой влажности, Работоспособность описанной части схемы обеспечивается, если длительность тп импульсов напряжений Чу и Чу, которые(1) (2)управляют работой ключей, не менее чем на порядок больше длительности 1 м импульсов модулятора,7 и не менее чем на порядок меньше постоянной т времени интеграторов 15 и 19, т.е, 1 м 1 п ( ( Е.Выходное напряжение первого интегратора 15 подается на первый вход сумматора 1 б, а выходное напряжение второго интегратора 19 - на его второй вход и вход второго блока 20 деления, На выходе сумматора 16 формируется разность напряжений первого и второго интеграторов, Эта разность через первый блок 17 деления поступает на вход индикатора 23. Напряжение с выхода второго блока 20 деления поступает на первый вход дифференциального усилителя 21, на второй вход которого поступает напряжение с источника 22 опорного напряжения. Выходное напряжение дифференциального усилителя 21, пропорциональное разности его входных напряжений, поступает на вторые входы блоков деления и изменяет в соответствующую сторону коэффициенты их передачи. Блоки деления, выполненные, например, на полевом транзисторе, являются полностью идентичными и имеют одинаковые параметры.Таким образом, на индикатор поступает напряжение, пропорциональное отношению разности выходных напряжений интеграторов к выходному напряжению второго интегратора,Формула изобретения 1. Устройство для измерения влажности почвы, содержащее генератор гармонических колебаний, модулятор, измерительный многополюсник, амплитудный детектор, ключевую схему, схему совпадения, интегратор и индикатор, первый вход измерительного многополюсника соединен с последовательно соединенными амплитудным детектором, ключевой схемой и схемой совпадения, второй вход которой подключен к выходу модулятора, второй выход которого соединен с вторым входом измерительного многополюсника, третий вход которого соединен с выходом интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью55 управляемого модулирующего двухполюсного элемента соединены с нулевой шинойустройства. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 повышения точнос Ги избег пени 1, 1 у,он ство введены второй ген р:ппр глрмоничп ских колебаний, усилитель переменного тока. шесть управляемых ключей, блок уп. равления, сумматор, два блока деления, второй интегратор, дифференциальный усилитель и источник опорного напряжения, причем выходы генераторов синусоидальных колебаний через первый и второй ключи соответственно подключены к входу усилителя переменного тока, выходы измерительного многополюсника через третий и четвертый ключи соответственно соединены с нулевой шиной устройства, выход схемы совпадения через последовательно соединенные пятый ключ, интегратор, сумматор и блок деления соединен с индикатором, второй выход схемы совпадения через последовательно соединенные шестой ключ, второй интегратор и второй блок деления подсоединен к первому входу дифференциального усилителя, к второму входу которого подключен источник опорного напряжения, а выход дифференциального усилителя подсоединен к управляющим входам блоков деления, выход второго интегратора подключен к третьему входу измерительного многополюсника и второму входу сумматора, третий выход модулятора соединен с вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами первого, третьего и пятого ключей, а второй выход соединен с управляющими входами второго, четвертого и шестого ключей,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что измерительный многополюсник содержит емкостный датчик, модулирующий двухполюсный элемент и два управляемых резонансных элемента, причем первые выводы емкостного датчика, модулирующего двухполюсного элемента и управляемых резонансных элементов подключены к клемме первого входа измерительного многополюсника, управляющие входы модулирующего двухполюсного элемента, первого и второго управляемых резонасных элементов являются соответственно вторым, третьим и четвертым входами измерительного многополюсника, вторые выводы первого и второго управляемых резонансных элементов являются выходами измерительного многополюсника, а вторые выводы емкостного датчика и1689833ю"е ГСоставител ь Ю, Коршунов Редактор О. Юрковецкая Техред М,У оргентал Корректор С, Черни аказ 3809 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комите а по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оиэводственно-издательский ксмбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10