Датчик влажности текстильных материалов

(51) 5 ГОСУДА Р СТВ Е ННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ ОПИ ИЕ ИЗОБ ЕТЕН К АВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТ измери- ользоваажности материго назна- трехзаранным повторимдатчик хранный ль подсола одит зано при- Войствд(71) Центральный научно-исследовательский институт промышленности лубяных волокон(56) Авторское свидетельство СССР М. 384063, кл. 6 01 М 27/22, 1971.(54) ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕ РИАЛ О В(57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использоУстройство относится к областительной техники и может быть испно для оперативного измерения влматериала, например, текстильныхалов на выходе из сушилок.Известно устройство аналогичночения, содержащее двухстороннийжимной емкостной датчик с охэлектродом, генератор, катодныйтель и измерительную схему, при этовключен в контур генератора, а оэлектрод через катодный повторитеединен к источнику питания (1),Однако известное устройствосущественными недостатками:1, При прокачке воздуха происсорение пластины пылью, неизбехсутствующей в воздухе, Поэтому вано для контроля влажности текстильных материалов. Цель изобретения - повышение точности. Датчик влажности те тильных материалов содержит корпус с плоским основанием, экранирующую пластину, причем внутри корпуса, в плоском основании которого имеется отверстие, размещены конденсаторный датчик, средство реверсивной прокачки воздуха и средство охлаждения, соединенное с электродами конденсатора экранирующая пластина угтановлена параллельно плоскому основанию корпуса, а конденсаторный датчик размещен между отверстием в основании корпуса и средством реверсивной прокачки воздуха. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. датчика нестабильны и со временем изменяются в зависимости от свойств и количества пыли в пластине.2, Датчик обладает высокой инерционностью в связи с тем, что имеет разветвленную капиллярно-пористую структуру, а для установления равновесия между влажностью воздуха, поступающего в датчик, и влажностью внутри пластины требуется создание динамического равновесия в каждом из ее капилляров,3. Для обеспечения работы датчика необходимо прокачать через него объем воздуха, минимум в 10 раз превышающий объем капилляров в пластине, что ограничивает технологические возможности датчика и делает его непригодным для измерения влажности, например тканей, войлока,45 50 Известен также датчик влажности текстильных материалов, содержащий средство охлаждения, измеритель количества сконденсированной влаги (2),Недостатком известного датчика является низкая точность измерений из-за зависимости результата измерений от влажности воздуха окружающей среды,Цель изобретения - повышение точности.Указанная цель достигается тем, что датчик влажности текстильных материалов, содержащий корпус, средство охлаждения, измеритель сконденсированной влаги, дополнительно содержит средство реверсивной прокачки воздуха, экранирующую пластину, корпус имеет плоское основание, причем в основании корпуса выполнено отверстие, измеритель количества сконденсированной влаги выполнен в виде конденсатора, рабочий объем которого соединен с отверстием в основании корпуса и средством реверсивной прокачки, а электроды конденсатора соединены со средством охлаждения, причем экранирующая пластина установлена параллельно плоскому основанию. Средство охлаждения пластин выполнено в виде полупроводникового микрохолодильника, холодные спаи которого имеют тепловой контакт с сегнетокерамическими пластинами.На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - вид устройства А-А.Устройство содержит корпус 1 с полостью, в которой на микрохолодильнике 2 через диэлектрическую прокладку 3 размещен чувствительный элемент 4 в виде сегнетокерамических пластин, установленных напротив друг другу, имеющих электроды 5 со стороны прокладки 3 и сквозной канал 6 между пластинами чувствительного элемен.та 4, донную часть 7 корпуса, в которой выполнено сквозное отверстие 8, соединенное с каналом 6, по бокам донной части 7 корпуса имеются направляющие полки 9, Корпус 1 выполнен в виде теплоизоляционного кожуха 10 с крышкой 11, установленной на кожухе, над которым расположен возвратно-поступательный привод, состоящий из опоры, которой является крышка 11, расположенная на кожухе 10, мембраны 12, по периметру герметично соединенной с кожухом 10, электромагнита 13, закрепленного на крышке 11, и якоря 14, закрепленного на мембране 12 и установленного с возможностью притяжения на чувствительном элементе 4, измерительный прибор 15, соединенный с корпусом 1 и электродами 5; экранирующую пластину 16, размещенную со стороны крышки или кожуха корпуса 1,5 10 15 20 25 30 35 40 Измеряемый материал 17 располагается между донной частью 7 корпуса и экранирующей пластиной 16, Холодные спаи микрохолодильника 2 обращены в сторону сегнетокерамических пластин чувствительного элемента 4, а канал 6 между пластинами с одной стороны ограничен мембраной 12, соединен с отверстием в донной части 7 корпуса 1; Направляющие полки 9 имеют скругления со стороны материала и находятся в одной плоскости с донной частью корпуса.Устройство работает следующим образом,Датчик устанавливается на движущейся или неподвижной ткани таким образом, чтобы его донная часть 7 с направляющими полками 9 касалась поверхности ткани. Затем включается электромагнит 13. Якорь 14 под действием переменного магнитного поля начинает вибрировать, периодически возвращаясь под действием упругих сил мембраны 12 в исходное состояние. При этом через сквозное отверстие 8 во внутреннюю полость датчика периодически всасываются и выталкиваются дозы воздуха. Причем, поскольку донная часть 7 датчика касается ткани или скользит по нему, то воздух, всасываемый в полость, имеет влажность, соответствующую влажности материала. Экспериментально установлено, что через несколько (3 - 5) прокачек влажность воздуха внутри полости приходит в динамическое равновесие с влажностью материала. Часть влаги адсорбируется на поверхности электродов 5. Для увеличения количества влаги на электроде 5 его температура понижается на 2-5 градусов по сравнению с температурой материала, Для этого электрод 5 через диэлектрическую прокладку 3 охлаждается от полупроводникового микрохолодильника 2, горячие спаи которого касаются корпуса 1 и находятся при температуре окружающей среды и материала,Перепад температур между корпусом 1 и электродом 5 чувствительного элемента зависит от величины тока, пропускаемогочерез микрохолодильник 2, Чем холоднее поверхность пластины,тем больше влаги адсорбируется на ее поверхности, тем чувствительнее датчик, тем меньшее значение влажности он воспринимает, Электроды 5, установленные напротивдруг друга, образуют конденсатор, между которым находятся сегнетокерамические пластины с относительной диэлектрической проницаемостью ( е) не менее 1000, изготовленные, например, на основе титаната1767406 45 50 55 бария. Воздушный зазор, образованный внутренней полостью датчика, через который производится возвратно-поступательная прокачка воздуха, равен (0,5 - 3 мм).Величина емкости конденсатора одно значно определяется размерами электродов 5, величиной их относительной диэлектрической проницаемости, количеством влаги на поверхности пластины, количеством влаги в зазоре между пластинами и 10 величиной зазора, а также температурой пластин.При постоянных конструктивных размерах емкость чувствительного элемента од- . нозначно определяется влажностью 15 воздуха в полости (зазоре между пластинами) и температурой воздуха.Для измерения служит измерительный прибор 15, измеряющий емкость чувствительного элемента, корректирующий ее ве личину в соответствии с температурой воздуха и преобразующий эти величины в значение влажности материала,Особенностью данного датчика является независимость его показаний от свойств 25 материала, поскольку чувствительный элемент регистрирует влагу воздуха, находящегося в динамическом равновесии с влагой материала, и не касается непосредственно его поверхности, Это делает дан ный датчик универсальным, т.е, применимым для различных видов капиллярно-пористых материалов независимо от их структуры и химического состава. 35Особенностью датчика является также то, что он имеет донную часть 7 с направляющими полками 9, расположенными на поверхности материала и исключающими подсос воздуха из окружающей среды, 40В этом случае в полость датчика через отверстие 8 поступает воздух, находящийся во внутренней структуре материала, т.е. имеющий влажность, однозначно связанную с влажностью самого материала.Кроме того, донная часть имеет длину и ширину такой величины, чтобы исключить попадание воздуха в полость датчика при полном ходе мембраны 9. В этом случае воздух в процессе возвратно-поступательного движения периодически всасывается из полости и выталкивается внутрь материала, т,е. за несколько циклов (3 - 5) наступает динамическое равновесие между влажностью в полости и влажностью в материале. Это проявляется в стабилизации емкости чувствительного элемента и регистрируется прибором 15,Таким образом, датчик обеспечивает высокие чувствительность и точность измерений.формула изобретения 1, Датчик влажности текстильных материалов, содержащий корпус, средство охлаждения, измеритель количества сконденсированной влаги, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности, содержит дополнительно средство реверсивной прокачки воздуха, экранирующую пластину, корпус имеет плоское основание, причем в основании корпуса выполнено отверстие, измеритель количества сконденсированной влаги выполнен в виде конденсатора, рабочий объем которого соединен с отверстием в основании корпуса и средством реверсивной прокачки, а электроды конденсатора соединены со средством охлаждения, причем экранирующая пластина установлена параллельно плоскому основанию корпуса.2.Датчик по п.1,отл ича ющи йся тем, что средство охлаждения электродов конденсатора выполнено в виде полупроводникового микрохолодильника, холодные спаи которого имеют тепловой контакт с электродами конденсатора,1767406 Ф 13 1 ГФ едактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3544 ВНИИПИ ЯЬг,ГСоставитель В. НемцевТехред М.Моргентал Корректор И. Шмаков Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5