Емкостный датчик диэлектрических свойств газообразных и жидких сред Советский патент 1984 года по МПК G01N27/22 

1 Изобретение относится к из epи-тельиой техиюсе и может бьпь использовано при создании аналиткческих приборов для жидких к газообразных матерла.псз с целью определения их диэлектрип еских свойств , ДиэлектрТг-ческие свойства непосредствеикс или. косвенно характеризуют качество мга-тер1- алов. например влажность газа 1ШИ диэлектрической жт-здкосги. Известен емкостный датчик, представляющий собой электрический кон-денсатор, электродь; которого имеют строг о определеимую геометрическую форму, например,, плоскопаршхлелькых пластин. Электроды конденсатора соединены с выходными к.пеммамИэ которт.-Г ми датчик как дву: а1олюсн - к подключается к измерительной , Эопек троды имеют жесткую фиксацию вза-имного расположения з корпусе датчика, что /достигается с помо1цьга изоля ционных держателей, прокладок .и кре пехсных элементов 1,1 3 Наиболее близким к предлагаеь;о ;:у является емкостный датчик диэлектрических свойстз газоо6раз1ых и жидгсих сред, содержащий глектро,г:1Ыз подт люченные к выходным клеммам. Элекр;5ды датчика вьшолнены в виде двух паке-тов коаксиальных электродов, зафик™ сированньгх в корпусе датчика посредсГSOM двух крестообразных оснований, соединенных между собой изоляцнонныГ - ми стержнями L-. Недостатком известного датчика я ляется значительная сложнос-.ть конст рукдии. .так как для: изготовления электродов и изслягщоннъгк держателе требуется специальная оснастка и оборудование, а :-взаимное расположение электродов Б корпусе датчика необходимо выполнить с высокой точностью К тому же. известный датчик характеризуется низким значением удельной емкости т,е, емкости, отнесенной к единице объема); что обу ловлено трудностью вьтолнения малог зазора между электродами. Поэтоку в приемлемые по экономз гчески к конструктивным соображения 5и габаритах общая полезная емкость датчика составляет всего 10-100 пФ. что соизмеримо с ггаразитной е:мкос1Ы соединительных проводов и создает трудности при разработке емкостны.к измерительных устройств, в которых датчик по условиям эксплуатации 02 до.пжен быть удален от измерительiiou схемы. Цель -тзобретения - упроо5ение конструкции к новьи1ет.не удельной емкости, Указа.миа.я цель достигается TeMj -г.;о и емкостном-датчике диэлектрических свойств газообразных и жид; ик сред, содержащем электроды, подк ;очеянь е к вьгходнь м клеммам, электроды выполнены из гибких метал.:;т чос}сих одножильных или; многожильных прояолоКг покрытьЕх изоляцией и произвол. уложенны) в клубок. кроме ,, каждая из проволок двумя кoндa и подключена к одной и той лее к.лемме. На фиг. изображен предлагаемый датчик, ррзрез; на фиг, 2 - зависимость э.1ектр;1ческой емкости датчика от длчлЕя .1ровслоч {ых электродов при иостоянной плотности смятия; на ф1-;Гь 3 - зависнмосчь ::}.тектрической емкости г;атчика от п.потности смятия прс волочных .электродов при постоянной исходной длине проволок. Датчик содйрлскт кортгус 1 (фиг . 1) fvOiopbiH имеет вп. и выпускной птуцерЬ длл пролускаггия потока контро.г ируемого материала. Б стенке корпуса 1 закреплены две выходные к.печ-лмы 2, KOTOpbEviv датчи -: подключаагея к измерительной схеме (не показ-а га) . К .ч клемме 2 с внутренней стороны стенок корпуса I гюдсоеди.нена одним концом гибкая Mei аллическая проволока 3j лгеющая поверхност- ,ное изо.п.яцкониое покрь тие5 витки которой произвольно смяты в клубок и расположены .в полости корпуса 1 , причем свободные, к он;.о кагкдой проволоки находятся в общей массе витков незйБисхдао один от другого. Меняя в широких пределах Длину проволок и плотность смятия витков 5 можно изменять начальную еь.жость датчика в широких пределах., На фиг..2 отображена зависимость амкостк датчика от длины прово.локи npii прочих разных условиях ( постоянной .гшотности смятия клубка и постоянном диаметре проволоки). Проволоки выпо.пнены из меднст о сдножи.пьного обмото.ного .прозода с .паковой псвер-хнос-лной изоляцией, например, типа ПЭЛ 0,38, Ияотность СМ.ЯТИЯ клубка ггаоволок, ч-.вля:сшихся электродами кондеисатоpa, подбирается такой, чтобы между проволоками оставались зазоры. Эти зазоры .достаточно сложной конфигура ции и образуют межэлектродное прост ракство. Как видно из фиг.3 при исходной длине калсдой проволоки 20 м ( выпол ненной проводом ПЭЛ 0,38) и при изм нении плотности смятия клубка в пределах от 2 10 до 3,5 10 г/м его емкость плаоно меняется от 1300 до 2000 пФ. Это обстоятельство позволяет лег производить идентификацию датчиков при их серийном изготовлении, гоняя значение емкости под номиналь ное путем необходимого изменения плотности смятия ( сжимая или растягивая клубок проволочных электродов J. Гибкость проволок позволяет легк изготовлять датчики различной формы сферической (фиг.1), цилиндрической конической.и т.д., соответствующим образом проволоки в клубок -ттэй или иной формы. ДатчшГ работает следующим образом. Исследуемый датчик (газ или жидкость) , протекая через полость корпуса, заполняет зазоры между проволочными электродами, образующими электрический конденсатор, емкость которого при прочих равных условиях зависит от диэлектрических свойств среды, находящейся в межэлектродном, пространстве. При изменении диэлектрической проницаемости происходит изменение емкости датчика, что регистрируется измерительной схемой. Датчик может быть выполнен и без корпуса в том случае, когда по условиям измерений клубок погружается (помещается) непосредственно в исследуемте среду. Принцип работы датчика не изменится, если электроды датчика выполнены из пучка металлических проволок, имеющих поверхностное изоляционное покрытие и уложенных в клубок с необходимой плотностью смятия. Принцип работы предлагаемого датчика также не изменится, если каждая из проволок ,пвумя концами подключена к одной и той же клемме. Достоинством предлагаемого датчика по сравнению с известным является возможность плавной регулировки его начальной емкости. Плавного изменения емкости в широких пределах достигают изменением плотности смятия клубка проволочньпс электродов, т.е. изменением величины зазоров между ними ,

1. ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ СРЕД, содержащий электроды, подключенные к выходным клеммам, о тлич ающийся тем, что, с целью упрощения его конструкции и повышения удельной емкости, электроды выполнены из гибких металлических однож- шьных или многожильных проволок, покрытых изоляцией и произвольно уложенных в клубок. ч 2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что каждая из проволок двумя концами подключена к одной и той же клемме. (Л tc сд сд оо

Ск

пФ 2000

то

о

ft 2,5

Эф

I

Физ.З