Устройство для измерения влажности грунтов Советский патент 1983 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к физикохимическому анализу и может быть использовано при исследовании грунтов и других сыпучих материалов. Известен измеритель влажностиг основанный на опр.еделении диэлектрической проницаемости материала, содержащий источник питания, емкостный коаксиальный датчик и измерительный прибор 1 . Недостаток указанного устройства снижение точности измерения за счет влияния проводимости материала. Одним из путей уменьшения влияния проводимости на точность измерения является Нанесение диэлектрического покрытия на один или оба электрода емкостного датчика однако это снижает чувствительность измерения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения влажности, содержащее два емкостных датчика, источник питания и измерительный прибор 2J. Недостатком известного устройства является наличие поляризации электродов датчика, что снижает точность йзлюрения. «. Цёзта. изо.бретения - повышение точности измерения влажности. Поставленная цель достигаётсй тем что в устройстве, содёржа1Е еМ два емкостных датчика, источник, йитания, измеритель ный прибор, датчики выполнены в видекоаксиальных электродов с различной высотой и одинаковыми диаметрами, при этом внутренний элек Егад каждого датчика частично пок1эыт изоляцией таким образом, что -высота непокрлтой изоляцией части электродов одинакова для обоих датчиков. Такое выполнение датчика позволяет измерять величину полного т.ока высокой частоты/ протеканмцего через исследуемый мадериал в обоих датчиках, и по геометрической разности то ков определять влажность. I На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на РИД датчика большей емкости; на фиг.3 - вид датчика меньшей ei KOCTH, на фиг.4 - токовая диагр акмд работы датчика. ; Устройство содержит высокочастотный источник 1 питанияf который соединён с емкостным д;атЧиком 2 большей емкости и емкостиым датчиком 3 мёньшей ёмкости. Датчики соединены с из fepитeльным прибором 4. , Датчик состоит из корпуса 5,центрального стержня б, покрытого частично слоем изоляции .7 и установлеии го в корпусе-через изолнруюцую втудку 8. Датчик 2 имеет боль1аун) высоту ( .В соответствии с формулой Сд Ijllh/l-en D/d емкость датчика 2 больше емкости датчика 3. Поскольку в датчиках длины участков ho стержней 6, не покрытых изоляцией, равны, их электрическая проводимость для одного и того же исследуемого материала одинакова. Устройство работает следующим образом. Высокочастотный сигнал от источника 1 питания поступает на заполненные исследуемым материалом емкостные датчики 2 и 3. Величина тока О протекающего через исследуемы мате- риал обоих датчиков, фиксируется измерительным прибором 4. По геометрической разности величин токов Зе и D определяют влажность грунта , w p-J3|-oV где р - коэффияциент пропорциональ....: . НОСТИ; ..,, . 2 - ТОК, протекающий через мате- ; риал, помещенный в датчик 2t iJj - ток, протекающий через материал, помещенный в датчик 3. Положительный результат обусловлен сле;Е(ующим: полный ток, протекающий через материал которым заполнен датчик, имеет как активную 3{, , так и реактивную составляющую Зр причем каждая из них в свою очередь является Суммой токов- . - . ; / . « cice обе а Jp ем -абс.р 7 где 3og А-СКВОЗНОЙ ток, обусловленный ч переносом под действием градиента поля свободных ионов через породу, который характеризуется удельной проводимос, тью материала; авс абсорбционшлй ток характеризующийся факторомпотерь; 3см - ток смещения, который характеризуется диэлектрической про- , ницэемостью материала (коли чеством содержащейся влаги). При измерении влажности материалов на высоких частотах абсорбционным то« ком можно пренебречь. В этом Jcлyчae а сквИ На диаграмме (фиг.4)1|ц- полный ток, протекающий через материал в атчике меньшей елжости З иЗ, г акивная и реактивная соответственно составлякидае полного тока датчика еньшей емкостиj.tJg - полный ток, ротекающий через материгш в датчике больпюй е1«всости;30 иЗр - активная и реактивная составляющие полт ного тока датчика большей емкости. Так как датчики, заполненные сследуемым материгшом, имеют равную проводимость, то активные составляющие полных токов обоих датчик равны о «, . J..JBV () Реактивные составляющие зависят от количества влаги, содержащейся в исследуемом материале, и характеризуются диэлектрической проиицае мостью, которая зависит от величины электрической емкости датчикаконденсатора, т.е. справедливо следующее: ; величина постоянная, зави где К сшцая от конструктивных соотношений обоих датчико Исходя из векторной диаграммы TQKOB (Фиг.4). ,(: - вVЧ:J Опуская преобразования и учитывая (1) и (2), получаем для определения реактивных составляющих полных токов, протекающих чет рез материал, помещенный в датчики км в эти формулы не вошли активные состав лявмдае полных токов и,следовательно, результаты измерений не зависят от величины сквозного тока (проводимости материала). Исполь.зование предлага юго устройства позволяет повысить точность определения влажности груита.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТОВ, содержащее два емкостных датчика, источник питания, измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, датчики выполнены в виде коаксиальных электродов с различной высотой и одинаковыми диаметрами, при этом внутренний электрод кёокдого датчика частично покрыт изоляцией таким образом, что высота непокрытой изоляцией части электродов одинакова для обоих датгчиков. (Л

г./ fV 9