Емкостный преобразователь влажности Советский патент 1988 года по МПК G01N27/22 

4

О

to

со

I Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к измерителям влажности дисперсных материалов и, в том числе, почвы электрическими методами, и может найти применение во многих областях народного хозяйства.

Целью изобретения является повьше- ние производительности преобразова-v теля.

На фиг. 1 изображена блок-схема /; ;предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - схема модулирующего и под- Iстроечного двухполюсного элемента;, I на фиг. 3 - схема резонансного двух- 1 полюсного элемента.

I Емкостный преобразователь влажно -- Iсти содержит генератор 1 гармоничес- ;ких колебаний, измерительный многополюсник 2, модулятор 3, амплитудный детектор 4, ключевую схему 5, схему 6 совпадения, интегратор 7, потенциометр 8, электронный коммутатор 9, блок 10 управления, модулирующий двухполюсный элемент 11, подстроечный двухполюсный элемент 12, управляемые резонансные двухполюсные элементы 13 и 14, емкостные датчики 15. , Измерительный многополюсник 2 ; может содержать , т.е. п емкостных датчиков 15, и управляемые : двухполюсные элементы: модулирующий Ml, подстроечный 12 и резонансные 13, 14. Первые вьтоды элементов 11-14 I объединены и соединены с объединен- ными первыми вьшодами п емкостных I датчиков 15, а также с клеммой входа I измерительного многополюсника 2, сое- j диненной с выходом генератора 1. Вторые- выводы датчиков 15 и резонансных : элементов.13, 14 соединены с соответствующими входами электронного комму- ; татора 9. Управляющий вход коммутатора 9 подсоединен к выходу блока 10 управления, второй выход которого соединен с управляющим входом подстро- ечного элемента 12. Вход многополюсника 2 через последовательно соединенные амплитудньй детектор 4, ключевую схему 5, схему 6 совпадения и интегратор 7 подключен к управляющим входам резонансных элементов 13 и 14. Вторые выводы модулирунщего 11 и подстроечного 12 элементов соединены с нулевой шиной устройства. Управляющий вход модулирующего элемента 11 соединен с первым выходом модулятора 3, второй выход которого подключен к второму входу схеъы 5 совпадения..

0

5

0

5

0

5

5

0

5

Выход интегратора 7 через потенциометр 8 соединен с клеммой выхода устройства.

Двухполюсники П и 12 содержат конденсатор 16 и варикап 17. Управляющий вход заведен на среднюю точку соединения конденсатора 16 и варикапа 1 7 .

На фиг. 1 изображена схема резонансных элементов 13 и 14. Резонансный параллельный контур состоит из индуктивности 18, конденсатора 19 и варикапа 20.

Емкостный преобразователь работает следующим образом.

Напряжение с генератора 1 поступает на измерител;.ный двухполюсник 2, в который постоянно включены модулирующий 11 и подстроечный 12 двухпо-- люсники. Последний управляется блоком 10. При необходимости измерить влажность только в одной точке (или слое) используется один из п датчиков 15 и осуществляется компенсация начального уровня емкости одного датчика. При подключении п датчиков рабочая точка варикапа выбирается исходя из компенсации суммарной ем- - кости всех датчиков. На модулирующий. 11 двухполюсник подается импульсное напряжение с модулятора 3. При равенстве реактивных проводимостей измерительного двухполюсника 2 высокочастотное напряжение, снимаемое с него, немодулировано и сигнал на выходе амплитудного детектора 4 равен нулю. При изменении влажности емкостная составляющая полной проводимости датчика изменяется, равновесие схемы нарушается и на выходе детектора появляется импульсное напряжение фазы, соответствующей изменению влажности.. Это напряжение подается на вход ключевой схемы 5, выполненной, например, на операционном усилителе. Ключевая схема формирует импульсное напряже- ние, которое подается на один вход схемы 6 совпадения, к второму входу схемы совпадения подключен модулятор 3.

При совпадении фаз входных сигналов на выходе схемы совпадения формируется импульсное напряжение, при несовпадении - постоянный положительный ypiOBeHb. Сигнал схемы совпадения поступает на вход интегратора 7, причем при увеличении емкости датчика (увеличение влажности) на вход интегратора

подается постоянньй положительньш уровень и напряжение на его выходе растет; Это напряжение прикладывается к резонансным элементам 13 и l-i, их емкости уменьшаются до величины, соответствующей равновесию схемы. При уменьшении емкости датчика (уменьшении влажности) на вход интегратора поступает разнополярное импульсное напряжение, его выходной потенциал уменьшается, емкости резонансных элементов увеличиваются до величины, соответствующей равновесию схемы.

Таким образом, схема всегда нахо- дится в режиме динамического равновесия, а выходное.напряжение интегратора служит мерой истинной емкости датчика и, соответственно, измеряемой влажности.

Формула изобретения

Емкостный преобразователь влажности, включающий генератор гармоничес- ких колебаний, модулятор, амплитудный детектор, ключевую схему совпадения, интегратор и измерительный многополюсник, содержащий емкостный датчик и управляемые двухполюсные элементы, модулирующий, подстроечный и резонанс- ный, первые вьшоды которых объединены и подсоединены к первому входу многоQ

5

0

5 Q и

полюсника, который соединен с выходом генератора и через последовательно соединенные амплитудный детектор , ключевую схему, схему совпадения и интегратор подключен к управляющему входу резонансного элемента, вторые выводы модулирующего и подетроечного элементов соединены с нулевой шиной преобразователя, управляющий вход модулирующего элемента соединен с первым выходом модулятора, второй выход которого подключен к второму входу cxeMW совпадения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности преобразователя, в него введены второй управляющий резонансный двухполюсный элемент, (п-1) емкостных датчиков, электронный коммутатор, блок управления .и потен-;- циометр, причем первые выводы (п-1) емкостных датчиков объединтены и сое, динены с первым вьшодом первого датчика, вторые выводы датчиков и резонансных элементов соединены с соот- ветст1вующими входами электронного коммутатора, управляющий вход которого подключен к вькоду блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом подстроечного элемента, а выход интегратора соединен с входом потенхшометра, выход которого является выходом преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям влажности дисперсных материа- Л Г в, и может быть использовано для решения широкого класса задач во многих областях народного хозяйства. Целью изобретения является повьпиение производительности преобразователя. Это достигается введением в преобразователь п-1 дополнительных емкостных элементов, подключаемых через коммутатор. С помощью дополнительных элементов устанавливается режим компенсации по рассогласованию (фазовых отношений) выходного сигнала. Последний масштабируется потенциометром, что позволяет использовать устройство в полевых условиях. 3 ил. SS (Л

Лг.У

фиг. г

фиг. 2