Емкостный влагомер

(72) Авторы изобретеии И. Мартяшин, В. ф. Рябов и В. М нд 1 Заявител ензенский политехнический институт(54) ЕМОСТНой ВЛАГОМЕ т Изобретение относится к области ав оматического измерения влажности сыпучих материалов, например зерна.Известен емкостной влагомер, содержащий основной высокочастотный и вспомогательный низкочастотный мосты, гене-раторы высокой и низкой частоты, детектор и фазочувствительный усилитель. Ста- билизация сквозной проводимости осуществляется с помощью терморезистора,.1 О нить нагрева которого включена в фазочувствительную цепь усилителя небаланса.низкочастотного моста 11.Трудность подбора и стабилизации характеристики терморезистора, взаимо 1 влияние мостов друг на друга, сложность точного детектировании высокочастотно- го сигнала, а также отсутствие компенсации поляризационных потерь не позволяют достичь высокой точности и ограниЩ чивают диапазон измерения.Другой из известных влагомерэв, содержащий генераторы высокой частоты, балансные модуляторы, усилитель с авто 2матической регулировкой усиления, детеК- тор, реверсивный двигатель и колебательный контур, основан на использовании свойств колебательного контура с модулируемыми во времени параметрами 21.В данном устройстве также отсутствует компенсация поляризационнык потерь, в результате чего диапазон измерения ограничен, необходимо детектирование высокочастотного сигнала, что в сочетании со значительной погрешностью подстройки переменного конденсатора, осуществляемой с помощью реверсивного двигателя, ограничивает достижимую точность измерения влажности.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее датчик первая клемма которого соединена с линейным возбудителем, а также ключ, катушку индуктивности, дополнительный линейный" возбудитель, Линейные возбудители выполняютсяввиде автогенераторов, соответственно, тока и1 4Такой влагомер за счет компенсациивлияния сквознэй проводимэсти и поляризационных потерь обладает расширеннымдиапазоном измерения и позволяет достичь относительно высокую точность.На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства.Емкостной влагомер содержит генератор 1 несимметричного треугольного напряжения, подключенный по одной цепичерез последовательно соединенные ди-,электрический датчик,2, представленнымиэквивалентной схемой, где емкость конденсатора 3 пропорциональна влажности,сопротивление резистора 4 - попяризациоиным потерям, сопротивление резистора6 - сквозной проводимости, операционный усилитель 6, охваченный обратнойсвязью через резистор 7, электронныйпереключатель 8, основную разделительную цепь 9 и основной компаратор 10 -к одному входу основного триггера 11,соединенного со входом цифровогэ измерителя 12 интервала времени. По другой цепи выход генератора 1 через последовательно соединенные дополнительную разделительную цепь 13 и дополнительный компаратор 14 подключен к одному входу дополнительного триггера 15,другой вход которого соединен с сиихронизирующим выходом генератора 1, авыход - с управляющим входом электрон ного переключателя, Выходы дополнительных разделительной цепи 13 и компаратора 14 соединены сэ вторыми входами.Косновного комцаратора 10 и основноготриггера 11,Влагомер работает следующим образом.С выхода генератора 1 навход измерительной схемы, состояшей из диэлектрического датчика 2, операционного усипитепя 6 и резистора 7, подается двухполярное треугольное напряжение Попс периодом 2 То; размахом амплитудО содержащее постоянную составляющуюравную + 1/4 Ос, При этом выходноенапряжение операционнэго усилителя 6представляет собой суперпозииию двухсоставляющих, описываемых в интервалевремени 4 - бследующими выражениями:,0 (М=-Р )ИЮ 40-.к 1),3 69321напряжения. Отклонение резонансной час;тоты контура, пропорциональное влажности испытуемого вещества, фиксируетсячастотомером 3,Недостатком устройства является сравнительно узкий диапазон измерения влаж;.йости, так "как значенйя виходнйх ътрицательных сопротивлений автогенераторов,компенсирующих резистивные составляющие полной проводимости диэлектрическо Ого преобразователя, должны находитьсяв определенных соотношениях, при кото рыхавтогенераторы сохраняютсвое функ циональное назначение. Кроме того, устройство работоспособно в весьма узком 15диапазоне значений сквэзной проводимости в котором возникают резонансйые явления в контуре. Другимнедостатком устройства является необходимостьпредварительнойустановки выходных сопротивлений автогенераторов, либо ручной настройки контура на заданную частоту. Это делает25процесс измерения длительным, трудэем=ким и ограничивает его точность.Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности измерениявлажности.Поставленная цель достигается тем,что в качестве линейного возбудителя использован генератор несимметричноготреугольного напряжения во влагомервведены операциойный усилитель с резис-35. тивной обратной связью, электронный пе: реключатель, основная и дополнительнаяразделительные цепи, основной и дополнительный компараторы, основной и дополнительный триггеры и цифровой измери-тель интервала времени, причем операци.онный усипйтепь, электронный переключатель;основные разделительная цепь, компаратор, триггер и цифровой измерительинтервала времени соединены последовательно и подключены ко второй клеммедизпектр 1 ческого датчика, к выходу генератора несимметричного треугольного напряжения подключены последовательносоединенные дополнительные разделитель ная цепь, компаратор и триггер, выход которого соединен с управляющим входомэпектроИноГо переключатели, выходы допощиительных разделительной пепи и ком паражра "соединены"совторыми входами-основных компаратора и триггера, соотг.ветственно, асинхронизируюший выход генератора подключен ко второмувходу дополнительного триггера,где ,К = Е, 1 Т,. При Ь Ъ ГСх зна"ение Осх ф)693211 6носТь. Одновременно расширяется допустимый диапазон изменения комплексных резистивных параметров вещества. практически не зависит от Г и определяется только размером Сх: формула изобретения Вмкостной влагомер, содержащий диьэлектрйческий датчик, первая клемма когорого соединена с линейным возбудителем,.отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, в качестве линейного возбудителя использован гене-, ратор несимметричного треугольного напряжения, во влагомер введены операционный усилитель с резистивной обратной связью, электронный переключатель, основная и дополнительная разделительные .цепи, основной и дополнительный компараторы, основной и дополнительный триггеры и цифровой измеритель интервала времени, причем операционный усилитель, электронный переключатель, основные разделительная цепь, компаратор, триггер и цифровой измеритель интервала времени соединены последовательно и подключены ко второй клемме диэлектрического датчика, к выходу генератора несимметричного треугольного напряжения подключены последовательно соединенные дополнительные разделительная цепь, компаратор и триггер, выход которого соединен с управляющим входом электронного переключателя, выходы дополнительных разделительной цепи и компаратора соединены со вторыми входами основных компаратора и триггера, соответственно, а. синхронизируюший выход генератора подключен ко второму входу дополнительного тригера. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР248297, кл, З 01 М 27/22, 1969. 2. Авторское свидетельство СССР443299, кл. б 01 М 27/22, 1974. 3, Авторское свидетельство СССР417718, кл. 601 й 27/22, 19741О, (1 МГсх =-КЯ сх.Составляющая 0 И) в момент 1 осмены полярности выходного сигнала генератора обращается в нуль при любыхзначениях Б, т, е.Я=Ь =О0Таким образом, выходное напряжениеоперационного усилителя 6 в момент времени о определяется только значе-нием С 1 К 4 фо=ооие 11 Посредством15дополнительных .цепей 13, компаратора14, триггера 15 и электронного переключателя 8 осуществляется стробированиенапряжения Ц 6 1) таким образом, чтоточка 1 о находится в центре интервалагостробирования. На выходе электронногопереключателя 8 формируется трапецеидальный импульс, плошадь которого определяется только размером Ск. С помощью основной цепи 9 это напряжениепреобразуется в двухполярное 1 отрицательная амплитуда которого определяется выражениемО=ОооС9 3 То . 30Данный сигнал и сигнал с выхода дополнительной цепи 13 сравниваются на входах основного компаратора 10. В результате длительность импульсов на выходетриггера 11 определяется как 1 хЗоС,35Л.т. е. она пропорциональна влажности исследуемого вещества и не зависит отзначений поляризационных потерь и сквозной проводимости.Значение + х измеряется измерителем 12 и индицируется на его цифровомтабло,фСравнительный анализ известного ипредлагаемого устройств показал, чтопоследнее за счет использования моно 45частотного режима при невысоких частотах, отсутствия предварительных установок и механических регулировок, учетакак поляризационных потерь, так и сквоз-,ной проводимости испытуемого вещества,50позволяет обеспечить более высокую точСоставитель С. Парсаданянжова Техред Н. Бабурка Коррект Пож кто ПодписноеССР д. 4 ПП Патент, г. ил од, ул. Проектная,аз 6066/ХЗ Тираж 1090 БНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушскаи