Влагомер

(57) Изобретени тельной технике из мериис польтноситс жет быт пило- оцеснии влажнос зовано при изме материалов в те сах деревообраб ние функциональ счет одновремен ней влажности и нологически тки . Цель -расширетей за ых возмож ого измерения средее градиента по толщин ьнпени адежности путемойства механичес сключения из у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ Н ДВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС ких элементов. Влагометр дополнительно содержит второй балластный резистор, два одинаковых каскада на операционньвс усилителях с резистором отрицательной обратной связи и резистором инвертирующих входов, инвертор,фазометр, частотомер, блок обработкии отображения информации. При этомдополнительный средний электрод преобразователя подключен к неинвертирующему входу одного из усилителей ичерез балластный резистор соединен срезистором инвертирующего входа тогоже каскада на операционном усилителе.Выход первого каскада соединен с вторым балластным резистором и .резисто- аром инвертирующего входа второго каскада. Выход второго каскада соединенчерез инвертор с входом частотомера,балластным резистором и резистороминвертирующего входа первого каскада.Выходы первого и второго каскадов под- =ключены к фазометру, а выходы частото-мера и фазометра - к блоку обработкии отображения информации. 3 ил Сл13378 ио, например, гри измерении влажностипиломатериалов в технологических процессах деревообработки.Цель изобретения - расширение функциональных нозможнос "ей за счет одновременного измерения средней влакности и ее градиента по толщине и понышение надежности путем исключенияиз устройства механических элементов,На фиг, 1 приведена схема гредлагаемого влагомерг, на фиг, .2 - кон.струкция преобразователя:, на фиг, 3 - 15схема усилителя.Влагомер состоит из трехэлектродного конденсаторного преобразователя влажности, образованного электродами 1-3 и подключенного электродом 1 к неинвертирующему входу первого каскада 4 на операционном усилителе, В этом усилителе к инвертирующему входу подключены одинковые резистор 5 инвертирующего входа и резистор 256 отрицательной обратной связи, Неинвертирующий вход первого каскадачерез балластный резистор 7 соединенс вторым выводом резистора инвертирующего входа первого каскада 4 наоперационном усилителе, Второй каскад 8 выполнен аналогично.К неинвертирующему входу присоединен другой крайний электрод 3 преобразователя, который через второйбалластный резистор 9 соединен с выходом первого каскада 4 и резистороминвертирующего входа. Выход второгокаскада соединен через инвертор 10 свходом частотомера 11 первым балластным резистором 7 и резистором 5 инвертирующего входа. Выходы первого4 и второго 8 каскадов на операционных усилителях подключены к входу фазометра 12, Выходы частотомера и фазо метра подключены к блоку 13 ооработки и отображения информации,Преобразователь состоит из трехкомпланарных колец 1-3, закрепленныхна диэлектрическом основании 14, иобразца 15 древесины, Емкости междуэлектродами 2-1 и 2-3 равны,Устройство работает следующим образом.При изменении влажности образца15 изменяются емкости между кольцамипреобразователя 2-1 и 2-3 Глубинапроникновения поля между электродами2- 1 больше глубины проникновения поля(1+ь 2 г Кг С, )Изобретение относится к измерительной технике и может быть использова 18 2между электродами 2-3, поэтому первая пара электродов конг"ролирует влажность на большую глубину,Изменение емко:ти С между электродами 2-3 вызывает изменение сдвига фазы выходного ка када на операционном усилителе 8 огносительно его нходного сигнала на угол с 2гЭ гот сдвиг опр делим, рассмотрев работу усилителяТак как усилит ль охвачен отрицательной обратной связью, разница напряжений между ин:зертирующими неинвертирующим ), входами практичес. ки равна нулю,поэ.ому можно записать Напряжение ) определяется выраже- нием 1 о,Сг 1 Н =Б1+ 1 КСК+ г Так как "., = Ця имеем 1 вх +Ц вых 1-2 1 + Зь.2 КС Для коэффициента передачи каскадаимеем Г 1 одуль коэффициента передачи уси 1-2 ыг Кг С+Л. С г+4 сог Кг Сгг(1) 5 соя с Второй усилитель 4 с датчиком С,дает также единичное усиление К, = 1и сдвиг фазы 10При включении в схеме возникаютавтоколебания, так как выполняютсяусловия самовозбуждения 1 - г КС,С1Сг Кг С 1 ---я.(.п д ( = 1+ - , --Кг С,С(4) С 1+ Сг Модуль коэффициента передачиК 1 инвертора 10 принимаем равным 1. 20 Фазовый сдвиг инвертора Ц= 180, сумма фазовых сдвигов усилителей 4 и 8 Ц 1+ ц = 180. Частоту генератора определим из условия(6) откуда,( КС,С = 1 Таким образом,по средней емкости С определяется средняя влажность древесины, а по приращению емкости ЛС - перепад влажности относительно средней.В блоке 13 происходит вычисление С и ЬС по уравнениям (5) и (6) и преобразование этих сигналов в сигнал влажности с последующей их индикацией. Обработка может осуществляться как в аналоговом, так и в цифровом видеУстройство позволяет одновременно без переключения схемы получить информацию о средней влажности древесины и перепаде ее по сечению. Это обеспечивает возможноств измерять эти Таким образом, частота автоколеба ний 1гКгс С(2) Если С,С , сдвиги не равны (1( Ф (1(г, но их сумма равна , т,е,ц += 7(. Обозначим С, = С,+ ЬС;3С = С - ЬС (если влажность распределена неравномерно), Тогда первый уси1(литель даст сдвиг по фазе= -- +ЬЧ,2(а второй ( =Ь, причем суммарТаким образом, усилитель дает усиление, равное единице, а фазовый сдвиг (Р определяется выражениемг Подставляя значения К и Кимеем 1 - ( (,КС 1 1 - ( ыКСг- 1 1,г 1 + (ыКС 1 1 + ЗАКС Упрощая, получим1 ( (,(К(С +С ) - гКгс Спараметры как в лабораторных условиях с неподвижным образцом, так и у движущегося материала. Последнее необходимо при применении в линиях проч-, ностной сортировки пи;1 ома.ериалов., на пакетоформирующих машинах, линиях по гроизводству клееных древесных конструкций.1 ОФормула изобретения Влагомер, содержащий преобразователь с диэлектрическим основанием ця котором расположены высокопотент 1 ияль- и ный и низкопотенциальный электроды, выполненные в виде комплянярных концентрических колец, между которыми расположен дополнительный электрод так, что емкости между дополнительным б и каждым из крайних электродов равны, к измерительную схему с балластньги резистором, подключенным к высоко-.потенциальному электроду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос - тей за счет одновременного измерения средней влажности и ее градиента по толцицс пиломатериалан него введены второй балластный резистор, дваодинаковых каскада ця операционныхусидитенях . резистором отрица тельной обратной связи и резистором ин- .вестирующих входов, инвертор, фязометр, частотомер, блок осрабо 1 ки иотображения информа"ии, причем допслнительцыи средний электрод преобразователя заземлен, каждый крайний электрод преобразователя подключен к цеинзертируюшему входу одного из усилителей и чере.з баллас."ный резистор соелинен с резистором и .вертирующе.говхода того же каскада на операционном усилителе., вых д первого каскадасоединен с вторым багластцым резистором и резистором и вертирующего входавторого каскада, выход второго каскада соединен через инвертор с входомчастотомера, балластным резистороми резистором инвер "ирующего входаи рвого каскада, выхсды первого ивторого каскадов подключены к фазометру а выходы частотомера и фазометра подключены к блоку обработки иогображения информации,1357818Составитель В,Немцов Редактор П.Гереши Техред М.Ходанич Корректор И.Муска " Заказ 599 1/43 Тираж 7 б Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4