Влагомер для измерения влажности легких органических жидкостей Советский патент 1988 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к апапити- ческому приборостроению и может быть использовано для измерения влагосо- держания органических жидкостей.

Цель изобретения - упрощение влагомера и повмаение точности и стабильности измерений.

На чертеже представлена функциональная схема влагомера,

Влагомер содержит камеру 1с анализируемой жидкостью, в которую по- мещены пьезосорбционный чувствительный элемент 2 и пьезоэлемент 3 опор- ,ного кварцевого резонатора, усилитель 4 постоянного тока, рабочий высокочастотный генератор 5, опорный высокочастотный генератор 6, усилитель 7 постоянного тока, детектор 8, усилители 9 и iO высокой частоты, детек- тор 11, смеситель 12, усилитель 13 низкой частоты, к выходу которого подключены последовательно включенные ключ 14, счетчик 15, постоянное запоминающее устройство 16, дешифра- тор 17 и индикатор 18. К управляющему входу ключа 14 подключен формирователь 19 временных интервалов.

Влагомер работает следую1цим образом,

В проточную камеру 1 с анализируемой жидкостью помещены.пьезосорбционный чувствительный элемент 2 и пластина кварцевого резонатор-а- 3, которые постоянно находятся в контакте с жид.кой .анализируемой средой. Жидкая анализируемая среда характеризуется параметрами плотности, вязкости и 1вла- госодержания. Пластина кварцевого резонатора 3, помещенная в жидкую ана- лизируемую среду, характеризуется комплексным сопротивлением, которое может быть представлено в виде

R + JX (1 +

Z

где Z

J) TTfpn , (1)

комплексное сопротивление резонатора;

R и X - активное и реактивное значение комплексного сопротивления;

f - частота колебаний пьезоэлемента;

р- плотность анализируемой среды;

1 - вязкость анализируемой среды Как видно из выражения (1), при изменении плотности и вязкости анализируемой среды изменяется как активное сопротивление пьезоэлемента 3,

его собственная частота, ко- определяется выражением

f« - uf

fo

ViTCpD

(2)

где fp - значение частоты пьезоэлемента в среде;

fo - значение частоты, измеренное в вакууме;

if с - изменение частоты за счет воздействия анализируемой среды;

1 - вязкость среды; Р - плотность среды; р - плотность пьезоэлемента; 1 - толщина пьезоэлемента, Пьезосорбционный чувствительный элемент 2, помещенный в жидкую анализируемую среду, также изменяет активное сопротивление и частоту за счет изменения плотности и вязкости анализируемой среды, но дополнительно с этим активное сопротивление и частота изменяются за счет сорбированной влаги. Частота пьезосорбционного чувствительного элемента определяется как

0

с Q

5

0

5

где

-псчэ f

f о - Д fc - л f 6 ,

(3)

псчэ

fo дЬ Afft текущее значение пьезосорбционного чувствительного элемента;

значение частоты, измеренное в вакууме; изменение частоты за счет воздействия жидкой анализируемой среды; изменение частоты за счет изменения влажности анализируемой среды. Пластина кварцевого пьезоэлемента 3 подключена к высокочастотному генератору 6, частота которого изменА- ется в соответствии с выражением (1), одновременно с этим изменяется амплитуда колебаний генератора ввиду того, что изменяется активное сопротивление кварцево.го пьезоэлемента, в результате нарущаются условия самовозбуждения генератора 6. С выхода генератора 6, сигнал высокой частоты поступает на вход усилителя 10 высокой частоты,с выхода которого усиленный сигнал высокой частоты посту пает на вход смесителя 12 и на вход детектора 11. После детектирования и усиления усипителем 7 постоянного тока информационный сигнал, пропорциональный амплитуде сигнала высокой частоты, поступает на управляющий | вход генератора 6 и восстанавливает условия самовозбуждения высокочастотного генератора 6 путем поддержания постоянства амплитуды генератора.

Пьезосорбционный чувствительный элемент 2 подключен к высокочастотнонепрерывно поступает на вход ключа 14. С помощью формирователя 19 временных интервалов задается период преобразования, В начале периода преобразования) с формирователя 19 временных интервалов на управляющий вход ключа 14 поступает команда Пуск, по которой ключ открывается, и сигнал

му генератору 5, частота которого оп-юразностной частоты поступает на вход

ределяется выражением (3). Поддержа-.счетчика 15. По окончании периода

ние условий самовозбуждения генера-преобразования на управляющий вход

тора 5 рбеспечивается с помощью-де-ключа 14 поступает импульс, закрываютектора 8 и усилителя 4 постоянногощий ключ 14, при этом прекращается

тока. С выхода усилителя 9 высокочас- 15поступление разностной частоты на

тотный сигнал поступает на вход сме-.вход счетчика 15. На выходе счетчика

сителя 12. На выходе смесителя 12 выделяется сигнал разностной частоты: ДР, который определяется выражением

Л F f р - f fic4 9 - Afc - ) Afft

Как видно из вьфажения (4), сигнал разностной частоты равен изменению частоты за счет изменения влажности анализируемой среды. Изменение часf о - fc - (f о - (4)

тоты пьезосорбционного чувствительно-вход дешифратора 17 и затем после дего элемента, вызванного влияниемшифратора на вход индикатора 18, где

плотности и вязкости анализируемойвысвечивается численное значение из- среды, полностью компенсирует-ся изме-30 меренной влажности. При поступлении

нением частоты кварцевого пьезоэле-следующего разрешающего импульса на

мента. Сигнал разностной частоты соуправляклций вход ключа 14 формировасмесителя 12 поступает на усилительтеля 19 временных интервалов процесс

13 низкой частоты, с выхода которогопреобразования повторяется.

15 устанавливается код измеренной частоты, который поступает на адресные входы постоянного запоминакнцего

устройства 16. В постоянном запоминающем устройстве 16 по каждому адресу записан код значения измеренной влажности в соответствии с изотермой сорбции сорбента, нанесенного на пьезосорбционный чувствительньтй элемент. Код измеренной влажности поступает на