Устройство для измерения влажности диэлектрических материалов

Устройство для измерения влажности диэлектрических материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: измерение влажности материалов. Сущность изобретения: устройство содержит измерительный мост с емкостной измерительной ячейкой, генератор , фазовращатель фазорасщепитель, синхронные детекторы, делитель напряжения . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4702527/25 (22) 27.04,89 (46) 23.04.92. Бюл. М 15 (71) Институт. радиотехники и электроники

АН СССР и Центральный научно-исследовательский институт хлопчатобумажной промышленности (72) А.Е.Мефед, А.В. Францессон и И.А.Кузь, мин (53) 551.508.7{088,8) (56) Патент США

Гч 4174498, кл. 324-57, 1979.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения влажности диэлектрических материалов в текстильной, химической, пищевой, строительной областях промышленности; а также в сельском хозяйстве.

Известно устройство для измерения влажности диэлектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной ячейкой, датчик массы, находящийся в измерительной ячейке, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорасщепитель, усилитель, два синхронных детектора, два перемножителя, два дифференциальных усилителя, источник порогового напряжения и преобразователь сигналов. Генератор, фазовращатель, фазорасщепитель и управляющие входы синхронных детекторов соединены последовательно.

Выход генератора через последовательно сов диненные емкостный измерительный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов. Один перемножитель включен между выходом усилителя и сигнальным входом одного из синхронных.. Ж 17287бб А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЛАЖНОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: измерение влажности материалов, Сущность изобретения: устройство содержит измерительный мост с емкостной измерительной ячейкой, генератор, фазовращатель, фаэорасщепитель, синхронные детекторы, делитель напряжения. 1 ил, детекторов. К этому перемножителю подключен датчик массы. Один дифференциальный усилитель подключен неинвертирующим входом к выходу второго синхронного детектора, инвертирующим входом к источнику порогового напряжения, а выходом — к входу преобразователя сигналов. Выход последнего соединен с одним из входов второго перемножителя, другой вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, Второй дифференциальный усилитель подключен инвертирующим входом к выходу второго перемножителя, неинвертирующим входом — к выходу первого синхронного детектора, а выход этого усилителя является выходом устройства.

Недостатком известного устройства я вляется сложность, так как в нем имеются два независимых канала -основной и корректирующий, содержащие несколько сложных узлов. . Целью изобретения является упрощение устройства при сохранении точности измерений.

Поставленная. цель достигается тем, что устройство для измерения влажности диэ1728766 лектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной ячейкой, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорасщепитель, усилитель, два синхронных детектора. причем генератор, фазовращатель, фазорасщепитель и управляющие входы синхронных детекторов соединены последовательно, а выход генератора через последовательно соединенные емкостн ый измерительный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов, дополнительно содержит делитель напряжений, причем его входы соединены с выходами синхронных детекторов, а выход является выходом устройства.

Сущность изобретен я состоит в том, что в предлагаемом устройстве вместо канала, в котором осуществляется коррекция сигнала с учетом массы измеряемого материала, используется делитель напряжений.

В последнем осуществляется деление сигналов, пропорциональных приращению реактивной и активной составляющих импеданса измерительной ячейки, обусловленному введением в нее измеряемого материала. Полученное отношение не зависит от массы помещенного в ячейку материала, но сильно зависит от его влажности, что и используют для измерения ее величины.

При этом существенно упрощается конструкция устройства в целом без снижения точности измерений.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, соединенный с его выходом емкостный измерительный мост 2 с измерительной ячейкой 3, усилитель 4 переменного напряжения, вход которого подключен к выходу емкостного измерительного моста 2, два синхронных детектора 5 и 6, подключенные своими сигнальными входами к выходу усилителя 4 переменного напряжения, фазовращатель 7, вход которого подключен к выходу генератора 1, фазорасщепитель 8, вход которого соединен с выходом фазовращателя 7, один выход -- с управляющим входом синхронного детектора 5, а другой — с управляющим входом синхронного детектора 6, делитель

9 напряжений, один вход которого подключен к выходу синхронного детектора 5, другой — к выходу синхронного детектора 6, а выход является выходом устройства. Емкостный измерительный мост 2 может быть выполнен по любой известной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Сначала производится настройка устройства в отсутствие измеряемого материала в ячейке 3 так, чтобы на выходе емкостного измерительного моста 2 сигнал был равен нулю. Затем измеряемый материал помещают в измерительную ячейку 3 и с выхода генератора 1 подают синусоидальное напряжение с частотой в на вход емкостного измерительного моста 2, С выхода генератора 1 синусоидальное напряжение поступает также на вход фазовращателя 7 и далее на вход фазорасщепителя 8, с выхода которого на управляющие входы синхронных детекторов 5 и 6 поступают опорные напряжения частоты, отличающиеся по фазе на 90О, При введении исследуемого материала в измерительную ячейку ее импеданс меняется и баланс емкостного измерительного моста 2 нарушается, в результате чего на его выходе появляется сигнал, имеющий две ортогональные компоненты — действительную V и мнимую V . Действительная компонента пропорциональна величине д(е — 1), а мнимая — величине у", где g— коэффициент за пол н ения иэмерител ь ной ячейки исследуемым материалом, равным отношению массы материала к el 0 массе в объеме ячейки; е — действительная составляющая комплексной диэлектрической проницаемости материала; г — ee мнимая составляющая, С выхода емкостного измерительного моста 2 сигнал через усилитель 4 поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 5 и 6, где происходит разделение действительной и мнимой компонент сигнала. В результате на выходе синхронного детектора 5 появляется выпрямленный сигнал V, а на выходе синхронного детектора б — выпрямленный сигнала — V, В делителе

9 напряжений происходит деление этих сигналов, Полученное отношение

p=V/V =F/е — 1 при фиксированной температуре зависит от влажности диэлектрического материала, и не зависит от степени заполнения им измерительной ячейки. По значению этого отношения, используя градуировочную кривую, снятую при фиксированной температуре, определяют влажность исследуемого диэлектрического материала, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет простыми средствами с достаточной точностью измерять влажность диэлектрического материала.

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности диэлектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измери1728766

Составитель А.Мефет

Техред М,Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор В.Петраш

Заказ 1404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тельной ячейкой, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорасщепитель, усилитель, два синхронных детектора, причем генератор, фазовращатель, фазорасщепитель и управляющие входы синхронных 5 детекторов соединены последовательно, кроме того, выход генератора через последовательно соединенные емкостный измерительный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью упрощения устройства. оно дополнительно содержит делитель напряжений, причем входы его соединены с выходами синхронных детекторов, а выход является выходом устройства,