Емкостной влагомер

Емкостной влагомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Соцмалисткческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii 734548 (61 ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 16.03.77 (21) 2465253/18-25 (51)М. Кл.

6 01N 27/22 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18 по делам изобретений и открытий (53) УДК 543. .7 12 (088. 8) Дата опубликования описания 18.05.80

Б. А. Баховец, В. В, Васин, Г. П. Горюнов, В. И. Пастушенко и Я. В. Ткачук (72) Авторы изобретения

Украинский институт инженеров водного хозяйства (7I) Заявитель (54) ЕМКОСТНЫЙ ВЛАГОМЕР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть исполь эовано при измерениях влажности пористых и сыпучих материалов и автоматизации процессов с регулированием влажностных режимов.

Наиболее распространенными влагометрическими устройствами являются устройства, основанные на разделении составляюших сопротивления, например мосто10 вые уравновешенные схемы 1

Однако измерительные схемы уравновешенного моста не могут быть использованы в автоматических устройствах измерения и регулирования, а при измере15 ниях на высоких частотах имеют низкую то чность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для измерения влажности, содержашее емкостный преобразователь, включенный на выходе высокочастотного генератора и детектор, к выходу которого подключен измерительный прибор 2) .

Недостатком указанного устройства является влияние на данные измерений активной составляющей преобразователя.

11елью изобретения является повышение точности измерений путем устранения влияния активной составляющей проводимости емкостного преобразователя HB данные измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит образцовый конденсатор, проводимость которого не менее, чем в 5 раэ, больше проводимости емкостного преобразователя, блок обратной связи стабилизации напряжения, а в качестве детектора исполт зован балансный фазовый детектор, причем образцовый конденсатор включен на выходе генератора последовательно с емкостным преобразователем, блок обратной связи включен параллельно емкостному преобразователю, а два входа балансного фазового детектора подключены соответственно к образцовому конденсатору и емкостному преобразователю. з 7345

На фиг. 1 представлена принципиальная схема емкостного влагомера; на фиг. 2 — векторная диаграмма токов и напряжений.

Влагомер состоит из высокочастотного генератора 1 синусоидальногоlнапряжения, последовательно соединенных между собой и подключенных к выходу генератора образцового конденсатора 2 с высокой добротностью, проводимость которого 10 больше проводимости емкостного преобразователя не менее, чем в 5 раз, и емкостного первичного преобразователя влажности, который представлен на схеме емкостной составляющей 3 и активной составляющей 4.

Параллельно к емкостному преобразователю подключен блок 5 обратной связи автоматической стабилизации напряженйя

5 с высокоомным входом. К ооразцовому конденсатору 2 и к емкостному преобразователю 3-4 подсоединены соответственно два входа балансного фазового детектора

6 к выходу которого подключен измери) тельный прибор 7 с высокоомным входом.

Устройство работает следующим образом.

При подаче синусоидального напряжения от генератора 1 к последовательной цепи : образцовый конденсатор 2 — емкостный преобразователь 3-4, на них создают- 30 ся падения напряжений, которые поступают соответственно на входы фазового детектора 6. 3а счет обратной связи (блок 5) напряжение на емкостном преобразователе поддерживается постоянным.

Напряжение на выходе бапансного фазового детектора регистрируется измерительным прибором 7.

Иэ теории балансных фазовых детекторов известно, что выходное напряже- 40 ние балансного фазового детектора при подаче на его входы соответственно двух напряжений: Ц - падения напряжения на образцовом конденсаторе и Ч -падения напряжения на емкостном преобразователе 45 и соблюдении соотношения Ч равно

Ч-КО сова (1) где К - постоянный коэффициент, зависящий от параметров детектора; 50 ч - угол сдвига фаз между напряжениями;

О - меньшее входное напряжение.

Для обеспечения измерения емкости пре образователя необходимо, чтобы выход- 55 ное напряжение зависело только от емкости преобразователя влажности, т.е. чтобы

8 4

-Зта зависимость H достигается пред» пагаемым устройством.

Дпя обьяснения принципа получения указанной зависимости рассмотрим векторную диаграмму токов и напряжений последовательной цепи, образованной образцовым конденсатором 2 и емкостным первичным нреобразователем влажности 3-4 ! представленную на фиг. 2.

При подаче синусоидального тока в укаэанную последовательную цепь падение напряжения на образцовом конденсаторе 0 будет отставать по фазе от протекающего тока I> на угол 90 . Ток, протекаюший через емкостный преобразователь состоит из двух составляющих: то-! ка I вызванного емкостной составляющей проводимости и опережающего по фазе напряжения на преобразователе 0 на 90 и тока I. вызванного активной ч составляющей проводимости, и совпадающвго по фазе с напряжением Ч 4. При этом соблюдается равенство

+ т4 (2)

Реактивная составляющая 1 по закону Ома равна =и с

3 Х Ъ 4 3 (3) где ur — угловая частота тока; с - емкость преобразователя влажз насти.

Из векторной диаграммы (фиг. 2) ток

Т определяется выражением

Т. = Т cos× (4)

Ч вЂ” угол сдвига фаз между напряжениями на образцовом конденсаторе и емкостном преобраз овате пе. где

Учитывая, что Т =О и с и подставляя это выражение в формулу (4), получаем

Т. =U мс соэ4 (5)

Приравнивая правые части уравнений (3) и (5),получаем значение емкости преобразователя влажности С, C

С = — cosP

3-4

При постоянных значениях образцовой емкости С и напряжения È,1, т.е, при

К = — cansC емкость преобразователя с

>s-÷

У определяется выражением

С=КцсоэЧ (7)

3 и не зависит от активной составляющей проводи мости.

Сопоставив полученную зависимость (7) с выражением (1) получаем, что при поддержании постоянного напряжения на емкостиом преобразователе и соблюдении указанного выше соотношения параметров образцовот o l конденсатора и емкостного преобразователя, напряжение на выходе балансного фазового детектора прямо пропорционально емкости преобразователя влажности что и достигается предлагаемым устройством. для соблюдения соотношения 0 «0> 1p как было установлено экспериментально, емкость образцового конденсатора с выбирают такой, чтобы ее проводимость была всегда больше полной проводимости емкостного преобразователя не менее, 15 чем в 5 раз.

Для поддержания постоянства напряжения на емкостном преобразователе предусмотрена обратная связь 5 (фиг. 1) автоматической стабилизации напряжения. ур

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять влажность материала путем контроля емкости преобразователя с прямым отсчетом показаний по прибору или использовать получаемый 2s сигнал в системе автоматического регулирования влажности.

3а счет устранения влияния активной составляющей проводимости емкостного преобразователя на данные измерений по- чл вышается точность измерения влажности, что особенно важно для материалов с из48 ь меняющимися физико-химическими свойствами. формула изобретения

Емкостный влагомер, содержащий емкостный преобразователь, включений на выходе высокочастотного генератора, и детектор, к выходу которого подключен измерительный прибор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно содержит об« разцовый конденсатор, проводимость которого не менее, чем в 5 раз,больше проводимости емкостного преобразователя, блок обратной связи стабилизации напряжения, а в качестве детектора использован балансный фазовый детектор, причем образцовый конденсатор включен на выходе генератора последовательно с емкос гным преобразователем, блок обратной связи включен параллельно емкостному преобразователю, а два входа балансного фазового детектора подключены соответственно к образцовому конденсатору и емкостному преобразователю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Берлинер М. А. Измерения влажности, М., «Энергия," 1973, с. 124-127.

2. Берлинер М. A. Измерения влажности М., Энергия, 1973, с. 118-119 (прототип) .

734548

Составитель О. Маликова

Редактор И. Шубина Техред Ж. Кастелевич Корректор C. Шекмар

Заказ 2156/48 Тираж 1019 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4