Устройство для измерения влажности почвы Советский патент 1988 года по МПК G01N27/22 

,

с

5

(Л

СлЭ со

00

Фиг.Ч

тенциальный цилиндрический электрод 4 и выполненный в виде тупого конуса высокопотенциальный электрод 5, заглубленный основанием в диэлектрическую подложку 3. Параллельно к емкостному датчику подключены модулятор 6 сопротивления, выполненный в виде ключевого диода, и два варикапа 7 и 8, управляемые напряжениями U и Ug соответственно. К катушке 2 индуктивности подключены согласующий усилитель 9 и демодулятор 10. При незаполненном почвой датчике изменением напряжения и (Ug фиксировано) при работающем модуляторе 6 добиваются отсутствия модуляции сигнала на выходе демодулятора 10. Найденному значению напряжения U соответствует некоторая начапьная емкость датчика влажности. Затем датчик кромками электрода 4 врезается в почву, емкость датчика при этом возрастает. Уменьшением напряжения и датчик вновь уравновешивается. По различию значений U, определяют емкость, которая однозначно связана с влажностью почвы. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности измерения влажности почвы путем предотвращения нарушения ее структуры, а также расширение диапазона измерения влажности. Устройство для измерения влажности почвы содержит стабилизированный источник 1тока и двухполюсник, образованный последовательно включенными катушкой 2индуктивности и емкостным датчиком влажности, который содержит низкопо

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности почвы.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем предотвращения нарушения структуры почвы и расширение диапазона измерения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства-, на фиг.2 - временные диаграммы напряжений, поясня- работу устройства.

Устройство для измерения влажности почвы содержит высокочастотный стабилизированный источник 1 тока и подключенные к нему последовательно соединенные катупжа 2 индуктивности и емкостный датчик, вьшолненный в виде закрепленных на диэлектрической подложке 3 низкопотенциального цилиндрического электрода 4 и высокопотенциального электрода 5, имеющего вид конуса с тупым углом при вершине, который заглублен основанием в диэлектрическую подложку 3. К емкостному датчику параллельно подсоединены модулятор 6 сопротивления, выполненный в виде ключевого диода, а также два варикапа 7 и 8. К катушке 2 индуктивности подключен согласующий усилитель 9 и демодулятор 10 напряжения на катушке индуктивности.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 обеспечивает питание стабильным током последовательно сое- диненнь1е катушку 2 индуктивности и

емкостный датчик. При этом модулятор 6 сопротивления, содержащий источник управлякицих сигналов (не показан), периодически шунтирует емкостный датчик. Характер изменения сопротивления Rj модулятора представлен на фиг.2. Получаемый при этом сигнал Uy на высокопотенциальном электроде 5 емкостного датчика также показан на фиг.2.

Благодаря работе модулятора 6 на катушке 2 индуктивности возникает модулированное по амплитуде напряжение и, которое поступает на вход согласующего усилителя 9 и далее в демодулятор 10, на выходе которого получают сигнал и,„ . Далее с момента времени t, изменением величины управляющего напряжения U устанавливают емкость варикапа 7 такой, при которой напряжение на катушке 2 индуктивности при шунтировании емкостного датчика не меняется. Напряжение Ug на варикапе 8 при этом поддерживается постоянным. 3TONry соответствуют графики Uj и

после момента времени t,

Суммарная емкость пустого емкостного датчика (без образца почвы) и двух варикапов определяет начальную

JQ емкость устройства, а напряжение U представляет его начальное выходное напряжение. При проведении измерений влажности емкостный датчик погружают в почву цилиндрическим электродом 4 до того уровня, при котором электрод

5 5 окажется в полном контакте с почвой. При этом емкость датчика увеличивается н на катушке 2 индуктивности вновь появляется сигнал. Повышением напряжения U емкость варикапа 7

уменьшают до исчезновения этого сиг-

нала, что соответствует достижению

начальной емкости. Так как напряжение и находится в определенной функциональной зависимости от емкости варикапа 7, по его величине можно опреде- лить изменение емкости датчика и влажность почвы, однозначно связанную с емкостью датчика. Уравновешивание схемы, т.е. регулировку напряжения и, можно вести вручную или с исполь- зованием соответствующей системы автоматической подстройки.

Использование высокопотенциального электрода, выполненного в виде тупого конуса, позволяет свести к минимуму возможное нарушение структуры контролируемой почвы, обеспечивая при этом надежный контакт с нею.

Использование двух параллельно включенных варикапов не только позво- ляет расширить диапазон измерений, но обеспечивает также повышение чувствительности, так как диапазон изменений управляющего напряжения U на одном варикапе при фиксированном уп- равляющем напряжении Ug на втором варикапе существенно возрастает, что позволяет повысить точность измерений

(/

i/5

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности почвы, содержащее высокочастотный стабилизированный источник питания, подключенные к нему последовательно соединенные катушку индуктивности и емкостный датчик, вьтолненный в виде закрепленных на диэлектрической подложке низкопотенциального и высоко- потенциального электродов, модулятор сопротивления и варикап, включенные параллельно емкостному датчику, и демодулятор напряжения на катушке индуктивности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем предотвращения нарушения струк- туры почвы и расширения диапазона измерений, оно снабжено вторым варикапом, включенным параллельно первому, и согласующим усилителем, включенным между катушкой, индуктивности и входом демодулятора, источник питания выполнен в виде источника тока, низкопотенциальный электрод выполнен цилиндрическим, а высокопотенциапьный электрод - в виде конуса с тупым углом при вершине, размещенного внутри цилиндрического электрода и заглубленного основанием в диэлектрическую подложку.

/ йгш/1мшмтаа