Устройство для измерения влажности

.В. Ковалено Э.А. Мельнико 1) Заявитель кий политехнический инстит УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ 1 АЖНОСТ едл агаемому онтроляе электроенератор тый магнитоенной сприемныйизиериный детектоен со втоИзобретение относится к физико-хи-. мическому анализу и может быть использовано для определения влагосодержания сыпучих и жидких материалов.Известно устройство для .измерения влажности, содержащее ферритовый трансформатор, первичная обмотка котдрого соединена с выходом высоко-. частотного генератора, а вторичная обмотка разделяется на две средней точкой, и обе половины включаются в разностную схему. В одно плечо включается емкостной датчик, а в другое эталонный конденсатор 1 13.Наличие активной проводимости.вещества не обеспечивает возможности балансирования до нуля разностной схемы, у которой в плече сравнения имеется этапонная емкость, Для повышения точности в этом устройстве первичная обмотка соединяется со вторичной посредством конденсатора. Однако такой конденсатор в состоянии сбалансировать схему в одной точке с определенными значениямиемкостной и активной составляющихи не может обеспечить достаточнойточности измерения в широком диапазне изменений активной и реактивнойсоставляющих датчика, тем более вшироком диапазоне частот,Наиболее близким к прявляется устройство для ксостава смесей по величинпроводности, содержащее гпеременного тока, замкнупровод с обмоткой, соединодним выходом генератора,замкнутый магнитопровод стельной обмоткой, синхронодин вход которого соединрыи выходом генератора, другой - сизмерительной обмоткой, а выходсинхронного детектора включен навход измерительного устройства Г 23.Однако известное устройство непозволяет измерить влажность материала с высокой точностью.3 85 1Цель изобретешчпоищиение 3 ичности измерения .Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство содержащеегенератор переменного тока, замкнутый5магнитопронод с обмоткой, связаннойс одним выходом генератора, приемныйзамкнутый магнигопровод с измерительной обмоткой, синхронный детектор, один вход которого соединен со Овторым выходом генератора, а другой -с измерительной обмоткой, а выходсинхронного детектора включен на входизмерительного устройства, введендатчик с электродами, которые соединены проводящей перемычкой так,чтообразуют с ней замкнутый контур,причем перемычка проходит черезотверстия магнитопроводов, крометого, в устройство дополнительно введен измеритель амплитуды, вход которого также соединен с измерительнойобмоткой, а выход - с измерительнымустройством.На фиг. изображена конструкция 2датчика; на фиг.2 - блок-схема устройства для измерения влажности.Датчик, входящий в измеритель влажности, состоит из двух электродови 2,которые. могут быть плоскими зоили, в зависимости от назначения,иметь иную конфигурацию. Электродысоединены друг с другом посредствомпроводящего стержня 3 и помещаются в материал 4, влажность которого мподлежит измерению. Электропроводящий стержень 3 проходит черезцентральные отверстия передающего5 и приемного 6 ферритовых колец.На кольцах расположены тороидаль Оные обмо 1 ки: передающие 7 и 8 напередающем кольце 5 и приемная 9 наприемном кольце 6. Ферритовые кольца с обмотками заключены в диэлектрическую изолирующую оболочку 10. 45Передающие обмотки 7 и 8 связаныс выходами генераторов 1 и 12. Приемная обмотка 9 связана со входом широкополосного усилителя 3, имеющегодва выхода. Один из выходов усилите- оля 13 соединен.с первыми входами синхронных детекторов 14 и 5, другой -со схемой 6 разделения частот. Вторые входы синхронных детекторов 14и 5 соединены с выходами генераторов 551 и 12. Выходы синхронных детекторов 14 и 15 и вьходы схемы Ь разделения частот си.ливены со входами В 4блока7 обработки информации р ны ход которого соединен со входом индикаторного устройства 8.Устройство работает следующим образом.Рассмотрим сначала работу с использованием одного частотного канала. Переменный ток от генератора 12 с частотой Ы протекает по передающей обмотке 7 передающего кольца 5, создавая в нем магнитный лоток, равныйф - р 1 ц с, М,Ь,3 уо у э 52 г5где ц:4 ЬО Гн/М;ГО фу - число витков обмотки 7;56 - поперечное сечение кольца 5;гб - средний радиус кольца 5;- относительная проницаемость .5кольца 5;- амплитуда тока в обмотке 7.В соответствии со вторым уравнением Максвелла этот переменный потоквозбуждает в перемычке 3 ЭДСдф6=- - " (2)дЭта ЭДС возбуждает в замкнутомконтуре, образованном перемычкой 3,электродами 1 и 2 и промежутком,заполненным исследуемым веществом,электрический ток, состоящий из двухкомпонентов - тока смещения, вызванного. диэлектрической проницаемостьювещества, и тока проводимости, вызванного отличной от нуля проводимостьюпромежутка между электродамии 2,заполненного веществом 4,В комплексной форме этот ток можетбыть записан в виде" ыСгдеС =ф - Е) - емкость промежуткаи 2,заполненноговеществом 4;где Еп - составляющая активных потерь вещества;с - диэлектрическая проницаемость вещества;К - геометрический коэФфициентэлектродов,Таким образом, модуль комплексатока, протекающего по перемычке 3,равен Е85 238 5фаза тока очевидно равнаФ= Ьгсу - (5)1 пЯТаким образом, мы имеем два неизвестных Яи Я, два уравнения (4) и( 5), Следовательно, система разрешима. Для нахождения Ели Я необх: димоопределить модуль и фазу тока Лпизвестно, поскольку она определяетсяизвестными величинами " значением 10тока генератора 12, числом витковобмотки 7,материалом и формой кольца 5,Дальнейшая схема измеряет модульи фазу тока Дп , При протекании тока 5Зп по перемычке 3 он возбуждает магнитный поток в приемном кольце 6,величина которого равна,ь=РоРь-ь " сю(ш+Р,), (ь) го ЯЖГ ьЬПри наличии смеси иэ несколькихвеществ для правильного измерениявлажности необходимо знать значенияз и Я для каждого вещества, Сэтой целью система имеет несколькогенераторов с разными частотами Ми т.д. генераторы 11, 12 и т.д.)и несколько синхронных детекторов 14,15 и т.д. Схема 16 разделения частотв этом случае разделяет на выходахсигналы с разными частотами Ы, Юи т.д. Синхронные детекторы выделяюттакже сигналы, пропорциональныеамплитудам и фазам токов, частотыкоторых равны частотам генераторов,напряжение которых используются вкачестве опорных .в соответствунзцихсинхронных детекторах.Предлагаемое устройство ооэволяетповысить точность измерения влажности.где Ф/ - число витков обмотки 9. 30Сигнал с выхода обмотки 9 усиливается усилителем 3 и поступает на один из входов синхронного детектора 15, на опорный вход которого подается переменное напряжениес гене- З 5 ратора 12. Выходное напряжение синхронного детектора пропорционально амплитуде и фазе выходного сигнала усилителя 13, т.е. амплитуде и фазе тока .40Сигнал с выхода усилителя 13 через схему 16 разделения частот по соответствующему выходу поступает в блок 7 обработки информации, который преобразует сигнал с выхода 45 усилителя 13, пропорциональный амплитуде тока 3, и с выхода синхронного детектора 14, где сигнал пропорционален и амплитуде и фазе, в величиныи Я и далее в напряжение,пропор циональное влажности. Это напряжение поступает на вход индикаторного устройства 18, где уже иидицируется значение влажности,Формула изобретения Устройство для измерения влажности,содержащее генератор переменного тока, замкнутый магнитопровод с обмоткой, связанной с одним выходом генератора, приемный замкнутый магнитопровод с измерительной обмоткой, син"хронный детектор, один вход которогосоединен со вторым выходом генератора,другой - с измерительной обмоткой,авыход синхронного детектора включенна вход измерительного устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерения,в него введен датчик с электрддами,которые соединены проводящей перемычкой так, что образуют с нейзамкнутый контур, причем перемычкапроходит через отверстия магнитопроводов, кроме того, в устройство дополнительно введен измеритель амплитуды, вход которого также соединенс измернтельной обмоткой, а выход -с измерительным устройством.Источники информации,принятые во вюяание при экспертизе.Авторское свидетельство СССРВ 437957 6 01 М 27/22, .1972.2. Авторское свидетельство СССРУ 659944, кл. 6 О М 27/02, 197785238 Составитель М. КривенкоИ, Михеева .Техред С.Мигунова Корректо Редак ине 4/ ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,илиал аказ 6342/61 Тираж 907.ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и от113035, Москва, Ж, Раусшкая дписноССРтий