Способ измерения влажности Советский патент 1983 года по МПК G01N27/22 

io

PI

&

О 0

:О Изобретение относится к аналитическому приборостроению, к способам измерения влажности путем определения изменения емкости первичного преобразователя при введении в его межэлектродное пространство исследуемого вацества и может быть использовано в сельском хозяйстве при эксплуатации влагомеров зерна и про дуктов его переработки. Процесс измерения влажности с применением первичных емкостных пре образователей сводится к двум опера-, циям. Йервая операция состоит в опр делении изменения емкости первичного преобразрвателя в зависимости от содержания влаги в сыпучем материале , а вторая операция - в проведении калибровки с целью установления эквивалентности между приращением емкости первичного преобразователя и истинным значением влажности Поэтому точность измерения влажности емкостных влагомеров зависит от точности калибровки таких влаго.меров с помощью гравиметрического способа и от точности воспроизведения показаний в процессе измерений влажности. Как при калибровке, так и при измерениях влажности очень ва но измерять емкость первичного преобразователя, с высокой точностью. Известны способы измерения емкос ти первичного преобразователя при и мерениях влажности. Согласно первому способу емкость первичного преобразователя определяют путем измерения изменения частоты измеритель-, ного контура,, входящего в схему высокочастотного генератора. При этом дополнительно определяют значецке проводимости первичного емкостного преобразователя. Это сделано с цепью устранения частотной дисперси возникакздей в результате нелинейной зависимости межДу характеристиками влажности и частоты. В другом спосо бе снижение влияния частотной дисперсии получают за счет того, что влажность для каждой точки измерени определяют по крайней мере при двух различных значениях частоты L1. Эти способы являются сложными, хотя и позволяют усредить получаемы значения влажности, чем достигается уменьшение дисперсионной погрешности. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб измерения влажности, включающий настройку измерительного контура на резонансную частоту с наименьшей дисперсией d помощью дополнительного конденсатора, заполнение первичного преобразователя исследуемым ве ществом и определение влажности по изменению емкости первичного преобразователя. В способе исключается полностью влияние частотной дисперсии за счет того, что измерения влажности проводят всегда на одной и той же фиксированной частоте для всех значений влажности. Достигается это за счет компенсации изменения емкости первичного преобразователя емкостью калиброванного конденсатора. При этом резонансная частота измерительного контура остается неизменной. Процесс измерений состоит из следующих операций. Вначале устанавливают калиброванный конденсатор на нулевое значение шкалы. После этого с помощью дополнительного конденсатора, входящего в измерительный контур, настраивают последний на выбранную частоту измерений. Задающий высокочастотный генератор также настраивают на эту частоту. Следующей операцией является заполнение первичного преобразователя исследуемым веществом, в результате чего происходит перестройка измерительного контура на более низкую частоту. С помощью калиброванного конденсатора измерительный контур настраивают в резонанс с выбранной частотой измерений. По шкале калиброванного конденсатора определяют величину емкости, которая соответствует измеряемому значению влажности. Таким образом получается, что определение емкости заполненного первичного преобразователя происходит всегда при одной и той же заранее установленной частоте измерений, чем достигается исключение частотной дисперсии в процессе измерений влажности 2 . Однако при больших преимуществах известного способа измерений влажности он обладает весьма существенным недостатком, заключакй емся в том, что в настоящее время нет конденсаторов переменной емкости, шкалы которых позволили бы измерять емкость с точностью Bbiiie +0,05 пФ. Целью изобретения является повышение точности измерений влажности. Поставленная цель достигается тем, что .согласно способу измерения влажности, включающег.1у настройку измерительного контура на резонансную частоту с наименьшей дисперсией с помощью дополнительного конденсатора, заполнение первичного преобразователя исследуемым веществом и определение влажности по изменению емкости первичного преобразователя, настройку измерительного контура на резонансную частоту с наименьшей дисперсией производят посшё заполнения первичного преобг разователя исследуемым веществом, затем измеряют резонансную частоту опорожненного преобразователя.

а величину емкости находят по разнице полученных значений резонансных частот.

На чертеже представлен влагомер при помощи которого реализуется предлагаемый способ.

Генератор 1 связан через сопротивление 2 с измерительным контуром, содержащим индуктивность 3, первичный преобразователь 4, допол, нительный конденсатор 5. К из)мерительному контуру подключен детектор 6 сигнал с которого поступает на блок 7 управления частотой генератора. К блоку управления частотой генератора подключен индикатор 8 резонанса и устройство 9, регулирующее частоту генератора с помощьюварикапов, входящих в резонансный контур генератора. В схему также входит измеритель 10 частоты, который может быть подключен, например, к измерительному контуру или генератору.

Влагомер работает следующим образом.

Вначале заполняют первичный пре образователь зерном, влажность которого необходимо измерить. Затем настраивают с помощью дополнительного конденсатора 5 и устройства

9измерительный контур и генератор на резонансную частоту, равную

10МГц. На такой частоте работает большинство известных влагомеров, поскольку для этой частоты дисперсия имеет наименьшую величину.

Точность настройки генератора и измерительного контура на частоту 10 МГц определяют с помощью частотсямера 10. После этого опорожняют первичный преобразователь и затем с помсмдью устройства 9 настраивают генератор на новую резонансную частоту измерительного контура. По ранице частот при заполненном и опорожненном первичном преобразователе Определяют величину емкости,сооветствующую исксииому значению влажности.

Данный способ позволяет более точно определять величину емкости, а следовательно, и влажности, так как с помощью частотомера можно определить искомую величину емкости с точностью не ниже +0,01 пФ, чего нельзя достичь с помощью известных калиброванных конденсаторов.Кроме того, после опорожнения первичного преобразователя новую емкость измерительного контура всегда определяют без исследуемого вещества, что исключает влияние частотной дисперсии на точность измерений влажности.

Сравнение точности измерений емкости по известному способу, когда погрешность составляет +0,5 пФ, и предполагаемс 1у, когда погрешность не превышает +0,01 пФ, показывает , что предлагаекый способ обладает значительно более высокой точностью.

Внедрение влагомеров, созданных с использованием предлагаемого способа, позволит снизить погрещность, измерения влажности до 0,2%.

В настоящее время для аттестации стандартных образцов используется групповой эталон на базе трех приборов. Однако это не является решением вопроса, особенно в условиях метрологических центров и лабораторий. Изобретение позволит создать поверочную установку, метрологические характеристики которой будут втрое превосходить соответствующие характеристики поверяемых емко стных влагомеров зерна,что позволит свести к минимуму погрешность между диэлектрическими свойствами стандартных образцов и приписываекими им значениями влажности зерна, что особенно важно при измерениях влажности зерна в зерносовхозах и других предприятиях сельского хозяйстве.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ, включающий настройку измерительного контура на резонансную частоту с наименьшей дисперсией с помощью дополнительного конденсатора, зсшол нение первичного преобразователя ис следуемьш веществом и определение влгикности по изменению емкости первичного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повыцения точности измерений, настройку измерительного контура на резонансную частоту с наименьшей . дисперсией производят после заполне ния первичного преобразователя исследуемым веществом, затем измеряют резонансную частоту опорожненного преобразователя, а величину емкос.ти находят- по разнице полученных значений резонансных частот.