ВЛАГОМЕР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1995 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для измерения влажности, основанным на использовании емкостных датчиков, и может применяться в различных отраслях промышленности, особенно при определении влажности транспортируемых сыпучих материалов.

Известно устройство для измерения влажности, содержащее емкостные датчики, выполненные в виде коаксиально расположенных цилиндрических электродов, соединенных с блоком обработки сигнала, выход которого подключен к индикатору [1]
Данное устройство обладает относительно высокой точностью и простотой конструкции. Однако его практически невозможно применять для определения влажности движущихся потоков сыпучих и трудносыпучих материалов, что обусловлено забивкой межэлектродного пространства контролируемым материалом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является влагомер, содержащий емкостный датчик, выполненный в виде по крайней мере двух плоских пластин-электродов, размещенных на диэлектрическом основании, располагаемом вдоль потока исследуемого материала [2]
В известном устройстве пластины-электроды расположены на плоском диэлектрическом основании, что позволяет легко встраивать его в технологические линии с движущимся потоком сыпучих материалов, исключая забивку межэлектродного пространства.

Однако из-за расположения пластин-электродов, образующих конденсатор, в одной плоскости, параллельной потоку исследуемого продукта, известный влагомер обладает низкой чувствительностью и малым динамическим диапазоном измерения, что объясняется особенностями распределения электрического поля в емкостном датчике такой конструкции.

Силовые линии электрического поля между двумя пластинами-электродами, размещенными в одной плоскости, расположены неравномерно и сконцентрированы, практически, в областях между ближайшими краями пластин, тем более, в весьма тонком слое, что приводит к нерациональному использованию площади пластин-электродов датчика. По этой причине влияние изменения влажности и, следовательно, изменения диэлектрической проницаемости исследуемого материала на величину емкости датчика ощутимо только в областях густого расположения силовых линий электрического поля, т.е. в области между краями соседних пластин.

Цель изобретения повышение чувствительности и расширение динамического диапазона измеряемого параметра.

Цель достигается тем, что во влагомере, содержащем емкостный датчик, выполненный в виде по крайней мере двух пластин-электродов, размещенных на диэлектрическом основании, располагаемом вдоль потока исследуемого материала, пластины-электроды выполнены профилированными.

Аналогичный результат достигается также тем, что во влагомере, содержащем емкостный датчик, выполненный в виде по крайней мере двух плоских пластин-электродов, размещенных на диэлектрическом основании, располагаемом вдоль потока исследуемого материала, пластины-электроды установлены под углом друг к другу.

Отличительная особенность изобретения состоит в профилировании пластин-электродов или расположении их под углом друг к другу при использовании плоских пластин-электродов, что существенно меняет характер распределения силовых линий электрического поля, которые в известных решениях практически сконцентрированы по боковой поверхности пластин-электродов.

В описываемых устройствах силовые линии электрического поля распределены практически по всей поверхности пластин-электродов, т.е. в большей степени "выдвинуты" в сторону потока исследуемого материала.

В этом случае увеличивается влияние изменения влажности исследуемого продукта на величину емкости конденсатора, образованного пластинами-электродами, так как силовые линии пересекаются значительно большим количеством исследуемого материала. В результате повышается чувствительность и расширяется динамический диапазон измеряемой влажности.

Пластины-электроды имеют самый различный профиль, например в виде лучей, дуг, двух полудуг, выпуклый, вогнутый, симметричный, асимметричный и т.п. а также любой другой профиль, исключающий плоскопараллельное размещение пластин.

При установке плоских пластин-электродов под углом друг к другу последние могут располагаться как симметрично, так и асимметрично относительно потока контролируемого материала.

Пластины-электроды целесообразно покрывать слоем изолирующего материала, что повышает точность измерения за счет исключения влияния влаги, содержащейся на поверхности исследуемого продукта.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 изображено распределение силовых линий электрического поля на плоских пластинах-электродах, установленный под углом друг к другу; на фиг. 3 показаны различные профили пластин-электродов.

Влагомер содержит емкостный датчик 1 с пластинами-электродами 2, число которых составляет два и более. Пластины-электроды могут быть профилированы различным образом (см. фиг. 3), а также расположены под углом друг к другу.

Конкретный профиль пластин-электродов и угол их взаимного расположения элементарно выбираются в зависимости от исследуемого продукта при условии минимального забивания межэлектродного пространства.

Пластины-электроды можно встроить в технологическую линию любым известным образом, обеспечивая образование конденсатора емкостного датчика, в частности расположить на диэлектрическом основании 3. Пластины-электроды 2 подключены к входу блока 4 обработки сигнала, выход которого соединен с индикатором 5.

Влагомер функционирует следующим образом.

Исследуемый продукт движется вдоль пластин-электродов 2. В зависимости от влажности и, следовательно, от величины диэлектрической постоянной контролируемого материала изменяется емкость датчика 1. За счет профилирования пластин-электродов 2 или расположения пластин-электродов под углом друг к другу силовые линии электрического поля в большей степени пересекаются исследуемым продуктом, что приводит к повышению чувствительности и расширению динамического диапазона измерения. Датчик 1 любым известным образом включен в электрическую схему блока 4 обработки сигнала. С выхода блока 4 выходной сигнал в аналоговом или цифровом виде поступает на индикатор 5.

Использование: предназначено для измерения влажности различных материалов, особенно для контроля перемещаемых сыпучих продуктов. Сущность изобретения: устройство содержит емкостный датчик, выполненный в виде профилированных пластин-электродов или плоских пластин-электродов, установленных под углом друг к другу. В результате существенно меняется характер распределения силовых линий электрического поля конденсатора, образованного пластинами-электродами. Силовые линии распределяются более равномерно по всей поверхности пластин-электродов, тем самым усиливается влияние влажности исследуемого продукта на изменение диэлектрической проницаемости емкостного датчика, что приводит к увеличению чувствительности и расширению динамического диапазона измерений. Профили пластин-электродов и угол их взаимного расположения могут быть различными. 2 с. и 6 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Влагомер, содержащий емкостный датчик, выполненный в виде по крайней мере двух пластин-электродов, размещенных на диэлектрическом основании, располагаемом вдоль потока исследуемого материала, отличающийся тем, что пластины-электроды выполнены профилированными. 2. Влагомер, содержащий емкостный датчик, выполненный в виде по крайней мере двух плоских пластин-электродов, размещенных на диэлектрическом основании, располагаемом вдоль потока исследуемого материала, отличающийся тем, что пластины-электроды установлены под углом друг к другу. 3. Влагомер по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере часть пластин-электродов имеет профиль, образованный дугой. 4. Влагомер по пп. 1 и/или 3, отличающийся тем, что по крайней мере часть пластин-электродов имеет профиль, образованный двумя дугами. 5. Влагомер по пп. 1, и/или 3, и/или 4, отличающийся тем, что по крайней мере часть пластин-электродов имеет профиль, образованный двумя лучами, выходящими из одной точки. 6. Влагомер по пп. 1, и/или 3, и/или 4, и/или 5, отличающийся тем, что по крайней мере часть пластин-электродов имеет симметричный или асимметричный профиль. 7. Влагомер по п. 2, отличающийся тем, что пластины-электроды расположены симметрично или асимметрично относительно потока исследуемого материала. 8. Влагомер по пп. 1, и/или 2, и/или 3, и/или 4, и/или 5, и/или 6, и/или 7, отличающийся тем, что пластины-электроды покрыты слоем изолирующего материала.