Емкостный первичный преобразователь
Патент 987498
Авторы
Классы МПК
Емкостный первичный преобразователь
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик п>987498 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 300680 (21) 2980074/18-25 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет—
Опубликовано 0701.83. Бюллетень Но 1
Дата опубликования описания 070133 (И1М. Кп.
G 01 и 27/22
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий ($3t УДК551. 508. .7(088.8) Г.„
H.II. Холод, A.K. Терещенко и В.A. Баженов - :-- " =- : «".. А:.;. „ «4.., Всесоюзный научно-исследовательский инстит Е!: .,:„:-,; аналитического приборостроения Киевского научяе-нра .. нзводственного объединения "Аналитприбор"" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЕИКОСТНЫЙ ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть иснользовано при разработке емкостных первичных .преобразователей (ПП), предназначенных для измерения влагосодержания веществ с высокой проводимостью.
Известны емкостные преобразователи, в которых с целью уменьшения собственной индукции, электроды выполне- 1р ны в виде четырех пластин, укрепленных на диэлектрическом основании на двух взаимно перпендикулярных плоскостях и попарно соединенных между собой (1 3.
Однако в известном устройстве влияние индуктивности не устраняется полностью, а лишь уменьшается, поскольку не представляется возможным создать такой ПП, в котором собственная индуктивность равнялась бы .нулю. Кроме того, известное устройство неприменимо в производственных условиях, специфической особенностью которых является необходимость измерения влажности больших масс материала, а следовательно, и большие размеры ПП, что приводит к увеличению их собственной индуктивности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является емкостный первичный преобразователь для измерения влагосодержания веществ, содержащий укрепленные на диэлектрическом основании коаксиально расположенные внутренний и внешний электроды.
Такая конструкция ПП эквивалентна включению в схему измерения последовательно компенсирующего конденсатора, что дает возможность скомпенсировать влияние индуктивности в отно- сительно узком диапазоне изменения влагосодержания (2 ).
Однако расширение диапазона измерения влагосодержания приводит к резкому возрастанию погрешности, так как изменение индуктивности 00, заполненного. влажным веществом, ведет к нарушению условия компенсации.
Целью изобретения является устранение влияния индуктивности PII, заполненного влажным веществом, что по зволит расширить диапазон и повысить точность измерения влагосодержания.
Указанная цель достигается тем, что в емкостном первичном преобразователе для измерения влагосодержания веществ, содержащем укрепленные на диэлектрическом основании коаксиально расположенные внутренний и внешний электроды, внутренний электрод
987498
Формула изобретения выполнен из чередующихся по высоте проводящих и диэлектрических прокладок, причем количество и параметры диэлектрических прокладок удовлетворяют соотношению
JiEoà d
4 м п где,d,h - диэлектрическая проницаемость, диаметр и 10 толщина прокладок соответственно;
Ер — электрическая постоян ная; ш = 29f — рабочая частота; 15
1п — собственная индуктивность ПП; и — количество прокладок.
На фиг. 1 изображен предлагаемый
ПП; на фиг. 2 — график зависимости емкости от влажности веществ; на фиг. 3 - эквивалентная схема замещения конденсатора, в котором компенсирующая емкость распределена по длине центрального электрода.
Преобразователь содержит коаксиальные внутренний 1 и внешний 2 электроды, диэлектрическое основание .3.
Внутренний электрод выполнен из чередующихся по высоте диэлектрических
4 и металлических 5 прокладок.
Предлагаемый емкостный преобразователь работает следующим образом.
Измеряют собственную индуктивность пустого ПП с цельнометаллическим внутренним электродов и для выбранной35 рабочей частоты рассчитывают (из .условия резонанса последовательной
L С-цепи) величину компенсирующей емкости. Затем для заданных величин диаметра и длины внутреннего электро-gO да рассчитывают число и толщину диэлектрических прокладок так, чтобы емкость всех последовательно соединенных прокладок соответствовала значению компенсирующей емкости. При этом,чем больше число прокладок, тем более тонкая компенсация индуктивности.
ПП с внутренним электродом, выполненным с распределенными по высоте диэлектрическими прокладками, заполняют контролируемым влажным материалом (веществом ). При низких влагосодержаниях, когда параметры
ПП можно описать в рамках теории цепей со средоточенными параметрами, . предлагаемая конструкция внутреннего электрода эквивалентна включению последовательно к ПП конденсатора, емкость которого удовлетворяет условию компенсации собственной индуктивности ПП. С увеличением влагосодержания 6О контролируемого материала (,вещества) необходимо учитывать распределенный характер электрических параметров ПП.
Это обуславливает, начиная с некоторого значения активных потерь, умень- 5 шение величины собственной индуктивности ПП, что равносильно "укорочению" эффективной длины ПП. Для компенсации этой индуктивности величину компенсирующей емкости, согласно условия резонанса, необходимо увеличивать.
Такое увеличение емкости С в предлагаемом ПП будет осуществляться автоматически вследствие уменьшения эффективной длины центрального электрода, а следовательно, и уменьшения эффективного числа прокладок и что приводит к увеличению емкости Сд.
Условия компенсации индуктивности при этом определяются формулой
1 п(экь) р
n(stre ) сд где в(экю) = -„— П-, Lg(,„э) = n L, îoä ! оп и L оп — емкость и индуктивность одной диэлектрической и металлической прокладок соответственно.
Очевидно, что с увеличением числа прокладок можно скомпенсировать собственную индуктивность ПП в более широком диапазоне влагосодержаний.
П р и м е p . Первичный преобразователь для влагомера отработанной формовочной смеси . Диапазон измерения влагосодержания 0,5 — 3, 5 абс.Ъ.
Диаметр внешнего заземленного электрода 1,5 м, внутреннего 0,05 м.
Собственная индуктивность ПП (неза-.. полненного) 0,68.10 Гн. Частота измерения 6.10 Гц. По всей высоте центрального электрода (1 м) равномерно распределены 20 прокладок из фторопласта толщиной 0,2 мм. Результаты испытаний представлены графически (на фиг. 2 кривая 3). Для сравнения приведены также экспериментально полученные результаты для внутреннего металлического электрода с подключенными последовательно конденсатором типа KTK-2 емкостью 18 пФ(кривая 2) и для внутреннего металлического электрода без прокладок (кривая 1). Как следует из приведенных графиков, применение предлагаемого
ПП позволяет линеаризовать характеристику ПП в широком диапазоне изменения влагосодержания и значительно (на 30-70Ъ) уменьшить погрешность измерения.
Емкостный первичный преобразователь для измерения влагосодержания веществ, содержащий укрепленные на диэлектрическом основании коаксиально расположенные внутренние и внешние электроды, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точ- ности измерений путем устранения
987498
76 Е 4
4hn где Вд,d,h диэлектрическая прони-: цаемость, диаметр и толщина прокладок соответственно; 15
4p,þô
Фж1
Составитель A, Платова
Редактор В. Иванова Техред C.Èèãóíîâà. Корректор Г.Решетник
Заказ 10285/31 Тираж 871 . Подписное
ВНИИПИ 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 влияния собственной индуктивности преобразовател, внутренний электрод выполнен из чередуюшихся по высоте проводяших и диэлектрических прокладок, причем количество и параметры диэлектрических прокладок удовлетворяют соотношению
So — электрическая постоянная; ш =21f — рабочая частота;
1п — собственная индуктивность первичного преобразователя; и — количество прокладок.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Ройфе В.С., Хурцилава A.Ê.
Влияние собственной индуктивности емкостных преобразователей на точность измерения. — "Измерительная техника", 1973, Р 7.
2. Патент СССР Ф 267518, кл. G 01 N 27/22, приоритет Швеции, 1966.(прототип).