Емкостный датчик влажности сыпучих материалов

О Союз СоветскихоциалистическихРеспублик ОБРЕТЕН ИЯГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 23.12.76) М.Кл. 6 01 Х Государственныи комитет Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий 53) УДК 621.317.3) Заявитель Специальное конструкторское бюрпроектированию приборов и средств авто тизации 54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ВЛА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛО СТИ змерительн Изобретение относится к и ой технике.Известные емкостные датчики, влажности содержат,внутренний электрод, выполненный з виде усеченного корпуса, установленного 5 меньшим основанием на дно цилиндра 1.В этих датчиках емкость уменьшается вдоль направления уплотняющей силы сыпучего материала путем, непрерывного увеличения раостояния между, каждыми элементар ными площадями электродов датчика,Влияние,плотности исследуемого материала на результат измерения уменьшено, но полностью не устранено, так как в известных датчиках внутренний электрод имеет осррЕд ленный угол наклона, который подбирается экспериментально для каждого сыпучего материала.Наиболее близкий к изобретению емкостный коаксиальный датчик содержит цилиндр, 20 являющийся наружньвм электродом, и внутренний электрод, установленный на изоляционн,ом дне цили,ндпа 21.Однако на,показания датчика большое влияние оказывает плотность,исследуемого мате риала. Для устранения влияния навески на точность измерения исследуемого материала, емкостный датчик снабжается специальным уплотняющим устройством. Это усложняет конструкцию датчика и не дает возможность осуществить контроль технологическим процессом из-за большой инерционности.Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения влияния плотности исследуемого материала,Для этого,в предлагаемом датчике внутренний электрод выполнен в виде параболоида вращения, над которым расположен уплотняющий электрод-вкладыш с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса и с возможностью его перемещения вдоль внут,р ен него эл ектр ода.На фиг. 1 изображен;предлагаемый датчик; на фиг. 2 - дана измерительная схема.Он состоит из двух конденсаторов - из-. мерительного и компенсирующего, Измерительный конденсатор составлен из электродов 1 и 2, а компенсирующий - из электродов 1 и 3. Электроды 2 .и 3 изолированы друг от друга с помощью изолированной прокладки 4. Для уплотнения исследуемого материала датчик имеет уплотняющий электрод-вкладыш 5, изготовленный из,материала, диэлектрическая проницаемость которого больше, чем диэлектрическая проницаемость контролируемого сыпучего материала при максимальной влажности. Внешний и внутренний электроды у:тановлены на дне б, изготовленном из изоляционного материала, например фторопласта.Емкость измерительного конденсатора Сн,включается в одно из плеч, а емкость компенсирующего конденсатора С рц Во второе Блечо дифференциальной измерительной схемы (см. фиг. 2). Генератор высокой частоты (ГВЧ) трансформаторной связью питает два колебательных контура. Контуры настроены приблизительно в резонансе частотой генератора (от 0,1 до 1,5 мгц)напряжения на контурах равны. Поэтому равны, выпрямленные диодами В, и .О напряжения на резисторах Р, и Р. Конденсаторы С, и С шунтируют переменное составляющее выпрямленных налряжений. При разных напряжениях на резисторах Л, и Й стрелка показьвающего прибора (Г 1 П) показывает нулевую отметку шкалы. При внесении в датчик измеряемого сыпучего материала равенство напряжений на резисторах Л, и Л, нарушается и стрелка,прибора отклоняется от нуля. Нанеска сыпучего материала данной влажности, помещенная в датчике, занимает определенную высоту Н (фнг. 1). На верхнюю поверхность сыпучего ,материала накладывается уплотняющий вкладыш б. Вес вкладыша 5 заранее подобран так, что контролируемый материал уплотняется в определенной степени и ,высота Н, занимаемая сыпучим материалом уменьшается на ЛН величину. При этом увеличивается плотность и диэлектрическая:проницаемость сыпучего маториала, помещенного между электродами 1 и 2, поэтому увеличивается емкость как измерительного, так и,компенсирующего конденсаторов, несмотря на уменьшение использованной площади электродов измерительного конденсатора.Если емкость измерительного и компенсирующего конденсаторов при высоте исследуемого материала, проба была равна соответственно, Си Стогда после уплотнения исследуемого материала проба на высоте Н, = Н - ЛН, емкость измерительного и компенсирующето конденсаторов будет равна Сиз.+ЛС:- и С-. +ЛС: С возрастанием уплотнения пробы увеличивается объемный вес и уменьшается .высота Н, в датчике электрод-вкладыш Б пвремещается вдоль внутреннего электрода 3 компенсирующего,конденсатора. Освобожденное пространство между электродами вместо пробы занимает вкладыш. Таким образом, при увеличении уплотнения исследуемого материала, т. е, пробы, увеличивается емкость как измерительного, так и компенсирующего конденсаторов. В случае 5 соблюдения равенства приращение измерительного и компенсирующего конденсаторов, ЛС дз 11 ЛС 1 при разных плотностях про бы в обонх плечах дифференциальной схемы изменяется напряжение на одинаковую вели чину и показание прибора при разных плотностях останется неизменным. Соблюдение равенства ЛС,= ЛС ,достигается конструкцией центрального электрода компенсирующего конденсатора.Данная форма центрального электродакомпенсирующего,конденсатора (параболоид вращения, установленный большим основанием на изолирующую прокладку),вызвана нелинейной зависимостью диэлектрической 20 проницаемости от плотности е=(7). Зависимость е=(у) для большинсгва сыпучих материалов имеет сходные характеристики. Кривая зависимости вышеперечисленных материалов е = (у) на первоначальном участке, 25 диэлектрическая проницаемость е и емкостьпроб С от,плотности быстро растут почти пропорционально уплотнению проб, затем е и С незначительно меняются от увеличения плотностипосле чего остаются постоянными.30Формула изобретения Емкостный датчик влажности сыпучихматериалов, содержащий цилиндр, являю щийся наружным электродом, и внутреннийэлектрод, установленный на изоляционном дне цилиндра, отли ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения в,тияния,плотности исследуемого 40 материала, внутренний электрод выполнен ввиде параболоида вр ащения, над которым распюложен уплотняющий электрод-вкладыш с внутренней поверхностью в виде усеченното конуса и с возможностью его перемещения 45 вдоль внутреннето электрода.:Источники,информациипринятые во внимание при экспертизе:1. Авт. свидетельство СССР266285,М. Кл. 6 01 Х 27/22, 1969.50 2. Берлинер М. А. Измерение влажности,М., Энергия, 1,973, с, 71 - 76 (прототип).аказ 1088/1652ЦНИИПИ Изд,309 осударственного комитет по делам изобретений Москва, Ж, РаушскТираж 1029 Подписноеа Совета Министров СССРи открытийя наб., д. 4/5 ип. Харьк. фил. пред. Патен