Влагомер

Влагомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности сьшучих материалов. Цель изобр.етения - повьшение точности измерения и расширение области применения. Указанная цель достигается тем, что влагомер снабжен блоком автоматической калибровки, причем измеритель разницы частот подсоединен к входу делимого блока линеаризации, выход которого подсоединен к входам блока индикации и блока автоматической калибровки , выход блока автоматической калибровки соединен с входом установки коэффициентов преобразования блока линеаризации, датчик температуры подсоединен ко входу температурной коррекции блока линеаризации. Кроме того, блок линеаризации содержит корректор наклона, узел деления, узел определения номера участка, узел памяти и корректор температурный , причем вход делимого узла деления является входом делимого блока линеаризации, вход делителя этого узла соединен с выходом корректора наклона , вход управления узла деления соединен с выходом узла определения номера участка, а выход узла деления соединен с входом узла памяти, выход которого соединен с входом узла определения номера участка, и является выходом блока линеаризации, параметрический вход корректора температурного образует вход температурной коррекции блока линеаризации, а выход егсз подсоединен к входу температурной коррекции корректора наклона , входы установки корректоров температурного и наклона соединены между собой и образуют вход установки коэффициентов преобразования блока линеариза1 1ии, 1 з.п.ф-лы, 1 ил. с SS (Л to ел ч1 с& 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО(.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3726473/24 — 25 (22) 05.08.84 (46) 15.09.86. Бюл. № 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт (72) В.Я.Бабкин В.А.Балюбаш, В.И.Девдариани, О.С.Кальнова

О.Б.Комаров и О.P.Gâèùåâà (53) 551 ° 508.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 830253, кл ° G 01 N 27/22, 1981.

Патент ВНР № 824900, кл. G 01 P 27/26, 1981. (54) ВЛАГОМЕР (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности сыпучих материалов. Цель изобре— тения — повышение точности измерения и расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что влагомер снабжен блоком автоматической калибровки, причем измеритель разницы частот подсоединен к входу делимого блока линеаризации, выход которого подсоединен к входам блока индикации и блока автоматической калибровки, выход блока автоматической калибровки соединен с входом установки коэффициентов преобразования блока линеаризации, датчик температуры подсоединен ко входу температурной коррекции блока линеаризации.

Кроме того, блок линеаризации содержит корректор наклона, узел деления, узел определения номера участка, узел памяти и корректор температурный, причем вход делимого узла деления является входом делимого блока линеаризации, вход делителя этого уз-ла соединен с выходом корректора наклона, вход управления узла деления соединен с выходом узла определения номера участка, а выход узла деления с соединен с входом узла памяти, выход щ которого Соединен с входом узла опре деления номера участка, и является выходом блока линеаризации, пара- С метрический вход корректора температурного образует вход температурной коррекции блока линеаризации, а выход его подсоединен к входу температурной коррекции корректора накло- (Я на, входы установки корректоров тем- ЯД пературного и наклона соединены ) между собой и образуют вход установ- ф)„ ки коэффициентов преобразования бло- цр ка линеаризации. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1257494

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности сыпучих порошкообразных или гранулирован-! ных материалов, а также зерна.

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение области применения, На чертеже представлена функциональная схема влагомера.

Измерительный генератор 1 соединен с измерителем 2 разности частот, выход которого соединен с входом делимого блока 3 линеаризации, а выход последнего соединен с входом блока 4 индикации и входом блока 5 автоматической калибровки. Датчик

6 температуры соединен с входом температурной коррекции блока 3 линеаризации. Вход установки коэффициентов преобразования блока 3 линеаризации соединен с выходом блока 5 автоматической калибровки. Выходы блока 7 управления соединены с соответствующими входами управления измерителя

2 разницы частот, блока 3 линеаризации и блока 5 автоматической калибровки.

Блок 3 линеаризации содержит корректор 8 наклона, выход которого соединен с входом узла 9 деления. Вход температурной коррекции корректора 8 наклона соединен с выходом корректора 10 температурного, параметрический вход которого в свою очередь образует вход температурной коррекции блока 3 линеаризации. Входы установки корректоров 8 и 10 наклона и температурного соединены между собой и образуют вход установки коэффициентов преобразования блока 3 линеаризации. Вход делимого узла 9 деления образует вход делимого блока

3 линеариэации, а выход узла 9 соединен с входом узла 1! памяти.;Выход узла 11 памяти является выходом блока 3 линеаризации и соединен с входом узла 12 определения номера участка, выход которого подключен к входу управления узла 9 деления.

Блок 7 управления обеспечивает последовательность операций по измерению неизвестной влажности в режиме измерения и совместно с блоком 5 автоматической калибровки . — в режиме

0 калибровки.

Устройство работает следующим образом.

g8t

f(w) и — — = f(w)

У вЂ” изменение диэлектрической проницаемости, обусловленное изменением температуры материала, величина изменения температуры. где

Блок 3 линеаризации реализует метод кусочно-линейной аппроксимации

50 нелинейной функции. Учитывая пропорциональность между Q f и Е для выходного кода N, измеряются разницы частот и, полагая участки кусочнолинейной аппроксимации равными W, записывают следующее выражение для образца с влажностью Wg, приходящейся на и-й участок кусочно-линейной аппроксимации

В режиме калибровки производится определение и запись разности частот. характеризующей диэлектрические свой. ства абсолютно сухого материала, а также коэффициентов преобразования блока 3 линеаризации.

В процессе калибровки и последующих измерений частота измерительного генератора, поступающая в измеритель

10 2 разности частот, измеряется (преобразуется в цифровой код) дважды: сначала с незаполненным емкостным

Р атчиком (fo ), а затем с засоленным образцовым (режим калибровки) или

15 анализируемым (режим измерения) материалом (f< ). Автоматически вычисляется разность частот h f=f, -f<, которая характеризует диэлектрическую проницаемость материала (6) с

20 относительной погрешностью 5f не превышающей величины нестабильности генератора, т.е. не хуже 10

10 . На первом этапе калибровки с использованием абсолютно сухого про25 дукта вычисляется разница частоты Г=Мс, которая запоминае-.ñÿ и хранится до проведения повторной калиб— ровки. После калибровки Айс реализуется вычисление h f — Afc, позволяющее щ0 получить код (N,), величина которого определяется только массовой долей влаги в аналйзируемом материале (w).

Для абсолютно сухого материала N, =0.

На втором этапе калибровки вы— ставляются коэффициенты преобразования блока 3 линеаризации, Необходимость линеаризации вызвана нелинейностью зависимостей

1257494

При делении величина

N,= (К,+ К,, t,)И +

+ (Ки + Kf 4 "и) Г1 где К вЂ” коэффициенты наклона

1i 2<"., П

1, 2,..., и-ro участков кусочно-линейной функции при некоторой температуре; дt величина отклонения тем1О пературы от tq (дс

to)

К вЂ” коэффициенты темпера42 ...Л турной коррекции 1, 2, и-го участков.

Задачей второго этапа калибровки является определение коэффициентов

К К и температуры йо, а

1 2>... n ь Йi 2 ...г также запоминание этих величин в блоке 3 линеаризации. Второй этап калибровки проводится с использо-, ванием образцов с влажностями

1,2,...,n, соответствующих каждому участку аппроксимации (Wf W ф W IW>42W,... Wó(n-1) W„ nW ) 25

Предварительно в блоке 5 автома— тической калибровки с помощью кнопочной клавиатуры записывается значение уставки, равное W<. Значения коэффициентов К, К, записываются

30 соответственно в корректор 8 наклона и в корректор 10 температурный и могут быть произвольными.

Производится засыпка в емкостной датчик образца с влажностью Wf npu комнатной температуре. На выходе измерителя 2 разности частот появляется код Nf . Одновременно в корректоре

10 температурном производится измерение и запись температуры С . Ha 4 выходе корректора 10 температурного при этом устанавливается нулевой код.

Узел 9 деления производит деление N<. на величину Kf, и результат деления запоминается в узле 11 памяти. Выходной код узла памяти сравнивается в блоке 5 автоматической калибровки с уставкой Wf, и в случае его неравенства значению уставки в корректор 8 наклона из блока 5 авто- о матической калибровки поступает сигнал на изменение величины К,, после чего операция деления повторяется. Эти циклические операции продолжаются до установления равенства

N, — = W Величина К, запоминается в ( корректоре 8 наклона. (- + Кй, 1 7. " 1

W (n-1)1, Для получения значения температурной коррекции К+ производится подогрев образца с влажностью Wf, который снова засыпается в емкостной датчик. На выходе измерителя 2 разницы частот появляется код N<, Одновременно в корректоре 10 температурном производится измерение температуры t. и находится величина

tg tf- to которая поступает в

К корректор 8 наклона, где суммируется с ранее найденной величиной Kf .

Полученная сумма поступает в узел 9 деления, который производит операцию

Nf деления

dt

К,+ клс

Дальнейшая работа блоков 3 и 5 линеаризации и автоматической калибровки происходит в последовательности, аналогичной случаю калибровки К, с той разницей, что сигналы азиз блока 5 автоматической калибровки ,поступают в корректор 10 температурный, где изменяется величина К . При достижении равенства результата преобразований с узла 9 деления значению уставки К, запоминается в корректоре 10 температурном.

Калибровка коэффициентов К и К д „.производится последова7 т" тельно с использованием образцов

W совершенно аналогично калибровке коэффициентов первого участка.

Следует отметить, что выбор коэффициентов К,, „и К,,„, соответствующих участков кусочно-линейной аппроксимации производится в узле 9 деления с помощью узла 12 определения номера участка. Первым, после обнуления узла 11 памяти, на выходе узла 12 определения номера участка всегда устанавливается .код, обеспечивающий в узле 9 деления подключение в качестве делителя коэффициентов преобразования первого участка., кода в узле 11 памяти может превысить значение границы первого участка. На выходе узла 12 определения кЛ

1? 57494

- (К + — -)W а к — — N д 2 2

К +

К 2

N) <и

4t ьс, <К+ ) 41- (К+ — -)W-...-й

К К ".<

t 2 и- — — -- )

К и-

W +

)(h-<) S номера участка при этом появляется код, обеспечиваюший в узле 9 деления выполнение операции, описываемой следующим выражением

Эта величина соответствует решению приведенного выражения кусочнолинейной аппроксимации для образца с влажностью W .

В процессе измерения код N получаемый при засыпке образца с неизвестной влажностью, поступает в узел деления, который осуществляет его преобразование совместно с узлами 11 и 12 памяти и определения номера участка по описанному выше ал— горитму калибровки п-го участка, но без изменения коэффициентов преоб разования. Полученный результат преобразования индицируется в блоке

4 индикации. Синхронизация работы блоков и узлов устройства и последовательность отдельных операций, про изводимых в этих узлах, осуществляется блоком 7 управления.

Применение одного генератора в сочетании с измерителем разницы частот позволяет осуществить последовательное измерение частоты генератора с пустой и.заполненной кюветой и вычислить разницу двух измерений.

Влияние дрейфа частоты измерительного генератора на точность измерения влажности сводится к минимуму, Введение во влагомер блока автоматической калибровки, связанного с блоком линеаризации, позволяет производить автоматическую калибровку устройства без применения средств ручной настройки с использованием образцов с известной влажностью. Это дает возможность применять изделие для измерения влажности многих продуктов, характеризующихся различными видами нелинейной зависимости диэлектрической проницаемости от влажности и температуры.

Существенным преимуществом влагомера является возможность перекаь

В узел 11 памяти при этом записывается код, равный сумме N> и W

При калибровке n-ro участка работы узлов деления, памяти и определения номера участка происходит также, как и при калибровке 2-го участка. Величина выходного кода узла памяти будет следующей:

lan

К1, 13 либровки устройства в процессе его эксплуатации при изменении вида производимой на предприятии продукции.

Предложенная схема блока линеариации в сочетании с другими блоками влагомера повышает точность измерения влажности за счет независимой автоматической настройки коэффициентов преобразования в процессе калибровки на многих участках диапазона измерения влажности. Таким образом, преимуществами данного влагомера являются высокая точность измерения, универсальность, удобство настройки и эксплуатации.

Формула изобретения

1. Влагомер, содержащий измерительный генератор, в частотно-задаю35 щую цепь которого включен емкостный датчик, измеритель разницы частот, датчик температуры, блок линеаризации, блок индикации и блок управле40 ния, выходы которого соединены с соответствующими входами измерителя разницы частот, причем измерительный генератор соединен с измерителем разницы частот, а блок линеаризации

45 с блоком индикации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона применения, он снабжен блоком автоматической калибровки, причем

50 измеритель разницы частот подсоединен к входу делимого блока линеаризации, выход которого подсоединен к блоку автоматической калибровки, выход блока автоматической капибров1» ки соединен с входом установки коэф55 фициентов преобразования блока линеаризации, датчик температуры подсоединен к входу температурной коррекции блока линеаризации.

Составитель В. Немцев

Редактор А. Долинич Техред Л.Олейник Корректор .И. Муска

Заказ 4909/40 . Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 2, цлагомер по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок линеаризации содержит корректор наклона, узел деления, узел определения номера участка, узел памяти и температурный корректор, причем вход делимого узла деления является входом делимого блока линеаризации, вход делителя этого узла соединен с выходом корректора наклона, вход управления узла деления соединен с выходом узла определения номера участка, а выход узла деления соединен с

257494 8 выходом узла памяти, выход которого соединен с входом узла определения номера участка и является выходом блока линеаризации, параметрический вход температурного корректора образует вход температурной коррекции блока линеаризации, а выход его подсоединен к входу температурной коррекции корректора наклона, входы

10 установки корректоров температурного и наклона соединены между собой и образуют вход установки коэффициентов преобразования блока линеаризации.