Емкостный датчик Советский патент 1988 года по МПК G01N27/22 

to

со о ее

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к контролю влажности сыпучих материалов органического происходиждения, объемная масса которых изменяется в зависимости от содержания в них влаги, и может найти применение в пищевой, химической и металлургической промьшшенности, а также для контроля влажности продук- п тон растениеводства.

Целью изобретения является повышение точности измерения и упрощение. конструкции за счет исключения третьего экранирующего электрода. J5

На фиг. 1 изображен предлагаемый емкостный датчик; на фиг. 2 - сменньй профильный электрод, вид в планер на фиг. 3 - кривые зависимости емкости датчика с плоскопараллельными электрс- д дами от влажности для двух образцов зерна пшеницы постоянной навески (4.и,5) и при использовании сменного профильного электрода (6).

Емкостный датчик состоит из потен-25 циального и заземленного электродов с двухпроводной схемой присоединения, причем потенциальный злектрод вьшол- нен в виде сменной профильной пластины, профиль которой определяется по JQ формуле

П-1

(Е,)Zar,4h

flh

7ьпПТ ТТ

где а - ширина: сменной пластины

на высоте ЗЬ„;

dhp, - разность уровней заполнения датчика образцами с различной объемной массой; Е, i - диэлектрические проинцае- мости образцов с большей и меньшей объемными массами соответственно;

п - цепое число, п 1,2,3,.... Датчик выполнен в виде конденсатора с плоскопараллельными электродами. Внещним заземленнь1м электродом служит корпус 1 датчика, внутри которого, отделяясь изоляционной проклад- кой 2, установлен сменный потенциальный электрод 3.

Датчик работает по двухпроводной схеме присоединения, что позволяет :использовать его с любым измерителем емкости.

При заполнении датчика образцами постоянной массы уровень заполнения

h изменяется пропорционально объемной массе.

Для величины емкости датчика, заполняемого образцами одинаковой влажности, но различной объемной массы справедливы выражения

С, Sjhi ,4 -S2«-b Si)e с.; С, + (.hia. .

где а - первоначальная ширина

электрода;

h(|,h, .- высоты заполнения датчика образцами с большей объемной массой и меньшей со- ответственно

d - межэлектродное paccтoяниej Н - общая высота электродов

датчика-,

С - монтажная емкость датчика, Ед - диэлектрическая проницаемость воздуха, р 1,0. При этом возникает дополнительная погрешность, обусловленная разностью объемных масс образцов и диэлектрической проницаемости

dc c,-Ci siliL(i)- Sihi().

Полная компенсация дополнительной погрешности происходит при условии 4 :

о, т.е. 2thl(E,-i) (Е,-1).

Дпя образца с большей объемной массой E,7gj, а уровень заполнения bft hi, поэтому для вьтолнения условия &С О достаточно на участке электрода 4 h 1 h , - h д определить необходимую ширину электрода а,, из выражения

г, г г i - aoho/. .4 ai(hi-hj)

-5--(Ei-i) - -5-(4-1)

«(8j-1)

(f.-Ei)aoh, 1 dhTCet-i

Аналогично на высоте jh, определяется значение из выражения

aohe с . aihz ... , ,.

,+ . i..,.... -JJ-,

e.+

Slihig

, йа.пЛЬп f + - г,,

h-1

z:

i)oan(jhr

()

По полученным значениям ЛЬ, и а изготавливается профиль потенциального электрода, при использовании которого полностью компенсируется дополнительная погрешность от влияния объемной массы выбранных образцов сьту- чего материала (кривая 6 на фиг.З). При переходе на другую группу матери- алов достаточно в датчике заменить потенциальный электрод, профиль которого предварительно рассчитан с учетом электрофизических свойств исследуемого материала.

52о 25

2909

Формула изобретет и я Емкостный датчик для измерения влажности сыпучих материалов, состоящий из потенциального и заземленного электродов, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения и упрощения конструкции, потенциальный электрод выполнен в ви- IQ де сменной профильной металлической пластины, профиль которой удовлетворяет условию

И-1

(,

Jhjer iT

- ширина сменной пластины на

где а„

разность уровней заполнения датчика образцами с различными объемными массами;

диэлектрические проницаемости образцов с большей и меньшей объемными массами

соответственно;

п

- целое число, ,2,3,...

Изобретение относится к измерительной технике и используется для контроля влажности сыпучих материалов, объемная масса которых изменяет-, ся в зависимости от содержания в них влаги, и может найти применение в пищевой, химической и металлургической промышпенности, а также для контроля влажности продуктов растениеводства. Целью изобретения является повышение точности измерения и упрощение конструкции датчика, В датчике используется сменньш потенциальный электрод, профиль которого по высоте рассчитан в соответствии с законом изменения объемной массы контролируемого материала от влажности. Датчик заполняется материалом определенной массы и производится измерение электрической емкости, которая в последующем переводится по единой для всех образцов зерна градуировочной зависимости в величину влажности. 3 ил. с о (Л

Фиа,

Фи9.1

Фиг,3