Влагомер-двухполюсник Советский патент 1990 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлектрическому измерению влажности, может быть использовано, в частности, для измерения влажности почв в полевых условиях и является усовершенствованием изобретения по авт.св. К 1368759.

Цель изобретения - повышение точ - ности измерений путем задания постоянного уровня сигнала при пустом датчике.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого влагомера-двухполюсника; на фиг. 2 - блок-схема датчика измерительного двухполюсника.

Влагомер-двухполюсник содержит кварцевый высокочастотный (ВЧ) генератор 1 , емкостный датчик - измерительный двухполюсник 2, высокочастотный резонансный усилитель 3, демодулятор 4, низкочастотный (НЧ) резонансный усилитель 5, первый 6 и второй 7

компараторы, импульсный генератор 8, три одновибратора 9-11, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, RS-триггер 13, D- триггер 14, электронный коммутатор 15, элемент ИЛИ 16, интегратор 17, устройство 18 выборки и хранения, источник 19 опорного напряжения, переключатель 20. измерение - установка нуля, имеющий два переключаемых контакта. ВЧ генератор 1 соединен с первым входом емкостного датчика 2, выход которого соединен с последовательной цепочкой: ВЧ резонансный усилитель 3 - демодулятор 4 - НЧ резонансный усилитель 5, выход которого соединен с входами обоих компараторов 6 и 7 с различными уровнями переключений.

Выход первого компаратора 6 соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, а выход второго компаратора 7 - с S-входом RS-триггера 13. Выход импульсного генератора 8 соедиел

4.

00

W

оэ

1Ч

нен с вторым входом емкостного датчика 2, входом первого одновибратора 9, вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 и R-входом RS-триггера 13. Выход одновибратора 9 соединен с входом одновибратора 10, выход которого соединен с входом одновибраторэ 1 1 . Выходы RS-триггера 13 и третьего одновибратора I1 соединены с входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с управляющим входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с управляющим входом элект10

Ujn от источника 19. В это время че- рез первый контакт переключателя 20 на управляющий вход УВХ 18 подается уровень Выборка, т.е. на выходе УВХ 18 повторяется выходной сигнал интегратора 17, Срабатывает система уравно вешивания влагомера, и датчик 2 уравновешивается изменением уравновешивающего напряжения на варикапе 26. При этом напряжение на варикапе 25 равно напряжению от источника 19 опорного напряжения.

При проведении измерений переклюронного коммутатора 15. Выход элемеч- 15 чатель 20 устанавливают в положение та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 соединен с D- входом D-триггера 14, С-вход которого соединен с выходом второго одновибратора 10. Выход D-триггера 14 соединен

Измерение. При этом управляющий электрод варикапа 25 соединяется с выходом интегратора 17, а на управляющий вход УВХ 18 подается сигнал

с входом электронного коммутатора 15, 20 Хранение. На варикапе 26 поддержи

Ujn от источника 19. В это время че- рез первый контакт переключателя 20 на управляющий вход УВХ 18 подается уровень Выборка, т.е. на выходе УВХ 18 повторяется выходной сигнал интегратора 17, Срабатывает система уравновешивания влагомера, и датчик 2 уравновешивается изменением уравновешивающего напряжения на варикапе 26. При этом напряжение на варикапе 25 равно напряжению от источника 19 опорного напряжения.

При проведении измерений переключатель 20 устанавливают в положение

Измерение. При этом управляющий электрод варикапа 25 соединяется с выходом интегратора 17, а на управляющий вход УВХ 18 подается сигнал

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности почв. Целью изобретения является повышение точности измерений путем задания постоянного уровня сигнала при пустом датчике. Устройство содержит генератор высокой частоты, емкостный датчик, усилители, демодулятор, компараторы, триггеры, одновибраторы, интегратор, устройство выборки-хранения, переключатель на два направления, источник опорного напряжения. В устройстве обеспечивается перед каждым измерением настройка датчика по источнику опорного напряжения. 2 ил.

выход которого соединен через интег-- ратор 17 с входом устройства 18 выборки и хранения (УВХ). Выход последнего соединен с третьим входом датчика 2.25

Второй контакт переключателя 20 соединен с четвертым входом датчика 2, и на датчик, в зависимости от положения переключателя, подается либо выходной сигнал источника 19 опорно- 30 го напряжения, либо выходной сигнал интегратора 17. Первый контакт переключателя 20 соединен с управляющим входом УВХ 18, причем в зависимости от положения переключателя на УВХ по- $ дается либо уровень напряжения выборки, либо уровень напряжения хра- |нения.

Датчик - измерительный двухполгос«ик 2 содержит высокочастотный стаби-40 варикапа 25 всегда одинаково, и по

лизированный источник 21 тока и подключенные к нему последовательно соединенные катушку 22 и емкостный датчик 23, параллельно которому подсоединены модулятор 24 сопротивления, выполненный в виде ключево го диода, и два варикапа 25 и 26. К катушке 22 индуктивности подключен согласующий усилитель 27.

Система автоматического поддержи- вания уровня начального напряжения три пустом датчике работает следующем образом.

До проведения измерений переключатель 20 устанавливают в положение Установка нуля. Вследствие этого управляющий электрод варжала 25 отключается от выхода интегратора 17 и на него подается опорное напряжение

вается постоянное напряжение, и уравновешивание достигается путем изменения напряжения на варикапе 25, на котором с помощью системы уравновешивания устанавливается уровень напряжения, равный или близкий к напряжению источника 19. Выходное напряжение УВХ 18 во время измерений не изменяется и обеспечивает уравновешивание пустого датчика при напряжении на варикапе 25, равном напряжению опорного источника, т.е. выходное напряжение прибора при пустом датчике имеет одинаковую величину.

После заполнения датчика измеряемым веществом датчик 2 вновь уравновешивается повышением напряжения на варикапе 25. При этом начальное напряжение (т.е. и начальная емкость)

конечному значению уравновешивающего напряжения можно точно определять изменение емкости датчика, вызванное измеряемым веществом. Таки образом; варикап 25 является активным измерительным варикапом,а варикап 26 автоматически устанавливает начальную емкость варикапа 25 всегда на одну величину.

Использование указанной системы установки начального напряжения датчика позволяет устранить основной источник погрешности двухполюсниковых высокочастотных измерителей емкости с большими потерями - дрейф начального напряжения датчика как из-за изменения температуры и влажности воздуха, так и вследствие нахождения датчика вблизи ВЧ кабелей. Для достижения абсолютной погрешности измерения

емкости, равной 0,01-0,03 пФ, нужно обеспечить стабильность начального напряжения датчика в пределах 1-2 мВ что вполне осуществимо при использо- вании данной системы компенсации.

Формула изобретения

Влагомер-двухполюсник по авт. св. № 1368759, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем задания постоянного уровня сигнала при пустом емкостном датчике, влагомер дополнительно со-

FH

держит устройство выборки и хранения, источник опорного напряжения и двух- контактный переключатель, причем первый вход устройства выборки и хранения подключен к выходу интегратора, второй вход через первый контакт переключателя - к задатчикам режима Выборка, Хранение, а выход - к третьему входу емкостного датчика, к четвертому входу которого через второй контакт переключателя подключены источник опорного напряжения и выход интегратора.

Фиг.г