Измеритель влажности сыпучих материалов

Измеритель влажности сыпучих материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (1966576

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советски к

Социалистических

Республик к лвто скомь свидитильствь (6l ) Дополнительное к авт. свиЛ-ву (22) Заявлено 04.03.81 (2 I ) 3255672/18-25 с присоединением заявки J4 (28) Приоритет (5) )М. Кл.

G 01 и 27/22

9кударстеаивй комитет

СССР (53) УДК 543.712:

:543.812 (088.8) ао делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.10.82. Бюллетень №38

Дата опубликования описания 15.10.82 (72) Авторы изобретения

Г. В. Фролов, В. А. Меркулов, Н. P Натыкин- тг-1. A Ивановскйй ., 1

i I

Пензенский филиал Специального конструкторского.тех11олpr ecкoго . 4 . ая, бюро по промышленности строительной инцустрии" (71 ) За я в и тел ь (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области автоматического измерения неэлсктрических величин электрическими методами и может быть использовано в АСУТП на предприятиях строительной индустрии.

Известны влагомеры, принцип действия которых основан на измерении сопротивления исследуемого материала постоянному или переменному току (1).

Недостатком влагомеров является низкая точность из-за значительного влияния на . информативный параметр датчика таких факторов, как загрязненность, температура, химические примеси и т.п.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является измеритель влажности, основанный на использовании более точной зависимости между влажностью материала и емкостью первичного преобразователя, Он содержит генератор синусоидального напряжения, измерительную цепь, составленную последовательным включением образцового элемента и емкостного первичного преобразователя и подключенную к выходу . генерато2 ра; балансный фазовый детектор, блок обратной связи и измерительный прибор. Принцип действия этого измерителя предусматривает применение, синхронного детектирования напряжения. Согласно теории данного вида преобразования электрических сигналов балансный фазовый детектор эквивалентен фазочувствительному выпрямителю, к выходу которого возможно подключение аналого-цифро-, вого преобразователя для обеспечения ввода информации в ЭВМ. Это обусловлено наличием на выходе напряжения постояннного тока, пропорционального значению емкости датчика P).

Недостатки прибора, снижающие эффективность и затрудняющие его применение в

АСУТП, следующие: низкая точность. измерения вследствие приближенного характера уравнения преобразования (обеспечивается выбо- ром величины образцового элемента); ослабление (а не устранение) влияния сопротивления потерь датчика; сложность выбора значения образцового элемента из-за значительного диапазона изменения реактивной состав966576

3 ляющей комплексного сопротивления датчика от влажности.

Цель данного изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в схему прибора, содержащего генератор синусоидального . напряжения, емкостный первичный преобразователь, один из зажимов которого подключен к общей шине, образцовый элемент, фазочувствительный выпрямитель, 10 блок обратной связи и измерительный прибор, введены фазовращатель и амплитудный преобра-зователь, а блок обратной связи выполнен из компаратора и регулируемого масштабного преобразователя, причем выход компаратора соединен с управляющим входом регулируемого масштабного преобразователя, энергетический вход которого соединен с выходом генератора, а выход подключен к . измерительному входу фазочувствительного вы-20 прямителя и к одному зажиму образцового элемента, ко второму зажиму образцового элемента подключены фазовращатель, соединенный с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя, и амплитудный преобразователь, причем входы компаратора подключены к выходам фазочувствительного выпрямителя и генератора, а вход измеритель.. ного прибора соединен с выходом амплитуд гого преобразователя.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого измерителя влажности.

На фиг. 1 обозначены: 1 — генератор си° нусоидального напряжения; 2 — блок обратной связи; 3 — компаратор; 4 — регулируемый масштабный преобразователь; 5 измерительная цепь, составленная образцовым элементом 80 и комплексным сопротивлением емкостного первичного преобразовате,ля Z (представлено параллельной схемой х

40 замещения своих параметров Rx и С„); 6— фазовращатель; 7 — фазочувствительный выпрямитель; 8 — амплитудный преобразова- . тель ; 9 — измерительный прибор.

Принцип действия измерителя поясняется

45 векторной диаграммой напряжения (фиг. 2), составленной по методу комплексных амплитуд для цепи, н которой объект измерения с параллельной схемой заменен эквивалентной ей последовательной схемой из эле.50 ментов (фиг. 3), определяемых по формулам:

Ххах . Хх КЪ

„> () где Хх=

4 — реактивная составляющая

55 Х комплексного сопротивления емкостного первичного преобразователя 2х (фиг. 1) измеряемая величина (ин. формативный параметр датчи. ка);

Йх — сопротивление потерь — неинформативный параметр датчика.

На фиг. 2 обозначены: ОА = Ч4 = К4V,вектор напряжения на выходе регулируемого масштабного преобразователя 4 (К4 — коэффициент передачи блока 4); О = V, K4 Ks Ч1 — вектор напряжения на выходе измерительной цепи 5; OIU — направление вектора напряжения с выхода фазо,вращателя 6 (причем ОЙ = V f> );ф

1 угол сдвига по фазе между векторами входного Ч4 и выходного Ч напряжений измерительной цепи, т.е. arg Ч4Ч,.

Вначале измерений К4 = 1, поэтому на измерительную цепь 5 и на измерительный вход фазочувствительного выуямителя 7 поступает напряжение V4 = ОА (фиг. 2).

На вход амплитудного преобразователя 8 подается напряжение в общем случае равное

f+Rо4(г х+ ")-эххRо

4 ®о 1х) "+X> и @

Ч =1(ч на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 7 — напряжение Vs 6 . Ислт /g ходя из принципа действия фазочувствительного выпрямителя 7 и амплитудного преобразователя 8, на их выходах получены напряжения соответственно равны

° Яэ.

Ч,=К 4ч„„„со агУ Ч4 Чэ е . Xy o . -К4.Ч; х о"% х

4 Ъ + XХX

lg,=Ê /Ч5) К4-

1 т О так как 0+ Vg y< = 01 C Я

L"õ îÔ х+хх) а со5ог Ч4ч5Е .= Миат Ч4ч фГ/э. причемч = АС ОК и V<= ОВ на фиг.2.

Сигналчт(3) щэступает вместе с напряжением в компаратор 3 для сравнения. Согласно принципу действия компаратора на его выходе формируется сигнал, условно

Ф показанный отрезком АК на фиг. 2 и равныи ух о

Ч3 Ч,„„ )(4 .fg) х хах

Этот сигнал приводит в действие регулируемый масштабный преобразователь 4 блока обратной связи 2, увеличивая коэффициент передачи К4. Тогда на измерительную цепь

5 и оставшуюся часть схемыпоступает непрерывно возрастающее напряжение Ч4 = К4Ч,.

Это продолжается до тех пор, пока не

5 9665 произойдет компенсация разбаланса (4), т.е. пока не выполнится условие: Чз = О.

В этом случае на выходе преобразователя

° (4. — напряжение Ч4 = ОА,, причем А,С, = ОА = ОА . В результате компенсации на выходе амплитудного преобразователя 8 по-! лучено напряжение Ч8 = ОВ,, которое с уче( том значения К4, получаемого из (4) при

Чз = О и формул (1), оказывается равным

Ч! Чм 1О

Хх

О

1 и не зависит от сопротивления потерь Н„ емкостного первичного преобразователя.

Таким образом, принцип действия предложенного измерителя обеспечивает выдачу 15 на измерительный прибор 9 активного скалярного сигнала, пропорционального измеряемой величине. Величина образцового элемента может изменяться в широких пределах и быть не только соизмеримым, но и ro- - З1 раздо меньше величины информативного параметра, так как такое соотношение между Rx è Ч„увеличивает сигнал (5).

Формула изобретения

2S

Измеритель влажности сыпучих материалов; содержащий генератор синусоидального напряжения, емкостный первичный преобразователь, один из зажимов которого подключен к обшей шине, образцовый элемент, фазо-.

76 6 чувствительный выпрямитель, блок обратной связи и измерительный прибор, о т л ич .а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены,фазовращатель и амплитудный йреобразбватель, а блок обратной связи выполнен в виде компаратора и регулировочного масштабного преобразователя, причем выход компаратора соединен с управляющим входом регулируемого масштабного преобразователя, энергетический вход которого соединен с выходом генератора, а выход подключен к измерительному входу фазочувствительного вьптрямителя и к одному зажиму образцового элемента, ко второму зажиму образцового элемента подключены фазовращатель, соединенный с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя, и амплитудный преобразователь, причем входы компаратора подключены к выходам фазочувствительного выпрямителя и генератора, а вход измерительного прибора соединен с выходом амплитудного преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Берлинер M.À. Измерение влажности.

М., "Энергия", 1973, с. 88-101.

2. Авторское свидетельство СССР Р 734538, кл. G 01 N 27/22, 1980 (прототип).

966576 ц7цг. 8

Составитель Г. Кулаков

Техред М,Гергель Корректор М. Демчик

Редактор О, Колесникова

Заказ 7834/61

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

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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