Устройство для измерения влажности диэлектрических материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения влажности диэлектрических материалов в текстильной, химической, пищевой, строительной областях промышленности, а также в сельском хозяйстве.

Известно устройство для измерения влажности диэлектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной ячейкой, датчик массы, находящийся в измерительной ячейке, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорасщепитель, усилитель/два синхронных детектора, два перемножителя, два дифференциальных усилителя, источник порогового напряжения и преобразователь сигналов. Генератор, фазовращатель, фазорасщепитель и управляющие входы синхронных детекторов соединены последовательно. Выход генератора через последовательно соединенные емкостный измерительный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов. Один перемножитель включен между выходом усилителя и сигнальным входом одного из синхронных

детекторов. К этому перемножителю подключен датчик массы. Один дифференциальный усилитель подключен неинвертирующим входом к выходу второго синхронного детектора, инвертирующим входом к источнику порогового напряжения, а выходом - к входу преобразователя сигналов. Выход последнего соединен с одним из входов второго перемножителя, другой вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора. Второй дифференциальный усилитель подключен инвертирующим входом к выходу второго перемножителя, неинвертирующим входом - к выходу первого синхронного детектора, а выход этого усилителя является выходом устройства.

Недостатком известного устройства является сложность, так как в нем имеются два независимых канала -основной и корректирующий, содержащие несколько сложных узлов.

Целью изобретения является упрощение устройства присохранении точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения влажности диэу

Ё

VJ

ю со

VJ

О О

лектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной ячейкой, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорэсщепи- тель, усилитель, два синхронных детектора, причем генератор, фазовращатель, фазорас- щепитель и управляющие входы синхронных детекторов соединены последовательно, а выход генератора через последовательно соединенные емкостный измерительный мости усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов, дополнительно содержит делитель напряжений, причем его входы соединены с выходами синхронных детекторов, а выход является выходом устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом устройстве вместо канала, в котором осуществляется коррекция сигнала с учетом массы измеряемого материала, используется делитель напряжений.

8последнем осуществляется деление сигналов, пропорциональных приращению реактивной и активной составляющих импеданса измерительной ячейки, обусловленному введением в нее измеряемого материала. Полученное отношение не зависит от массы помещенного в ячейку материала, но сильно зависит от его влажности, что и используют для измерения ее величины. При этом существенно упрощается конструкция устройства в целом без снижения точности измерений.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содеожит генератор 1 синусоидального напряхения, соединенный с его выходом емкостный измерительный мост 2 с измерительной ячейкой 3, усилитель А переменного напряжения, вход которого подключен к выходу емкостного измерительного моста 2, два синхронных детектора 5 и 6, подключенные своими сигнальными входами к выходу усилителя 4 переменного напряжения, фазовращатель 7, вход которого подключен к выходу генератора 1, фззорасщепитель 8, вход которого соединен с выходом фазовращателя 7, один выход - с управляющим входом синхронного детектора 5, а другой - с управляющим входом синхронного детектора б, делитель

9напряжений, один вход которого подключен к выходу синхронного детектора 5, другой - к выходу синхронного детектора 6, а выход является выходом устройства. Емкостный измерительный мост 2 может быть выполнен по любой известной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Сначала производится настройка устройства в отсутствие измеряемого материала в ячейке 3 так, чтобы на выходе емкостного измерительного моста 2 сигнал

был равен нулю. Затем измеряемый материал помещают в измерительную ячейку 3 и с выхода генератора 1 подают синусоидальное напряжение с частотой ш на вход емкостного измерительного моста 2. С выхода

генератора 1 синусоидальное напряжение поступает также на вход фазовращателя 7 и далее на вход фазорасщепителя 8, с выхода которого на управляющие входы синхронных детекторов 5 и 6 поступают опорные

напряжения частоты, отличающиеся по фазе на 90°. При введении исследуемого материала в измерительную ячейку ее импеданс меняется и баланс емкостного измерительного моста 2 нарушается, в результате чего

на его выходе появляется сигнал, имеющий две ортогональные компоненты - действительную V и мнимую V . Действительная компонента пропорциональна величине ц(е - 1) , а мнимая - величине JJE, где ц коэффициент заполнения измерительной ячейки исследуемым материалом, равным отношению массы материала к его массе в объеме ячейки; Ј - действительная составляющая комплексной диэлектрической проницаемости материала; Е ее мнимая составляющая.

С выхода емкостного измерительного моста 2 сигнал через усилитель 4 поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 5 и 6, где происходит разделение действительной и мнимой компонент сигнала. В результате на выходе синхронного детектора 5 появляется выпрямленный сигнал V , а на выходе синхронного детектора 6 - вы-1

прямленный сигнала - V . В делителе 9 напряжений происходит деление этих сигналов, Полученное отношение Ј/Ј - 1 при фиксированной температуре зависит от влажности диэлектрического материала не зависит от степени заполнения им измерительной ячейки. По значению этого отношения, используя гра- дуировочную кривую, снятую при фиксированной температуре, определяют влажность

исследуемого диэлектрического материала.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет простыми средствами с достаточной точностью измерять влажность диэлектрического материала.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для измерения влажности диэлектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной ячейкой, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорэсщепи- тель, усилитель, два синхронных детектора, причем генератор, фазовращатель, фазорастельный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно дополнительно

Использование: измерение влажности материалов. Сущность изобретения: устройство содержит измерительный мост с емкостной измерительной ячейкой, генератор, фазовращатель фазорасщепитель, синхронные детекторы, делитель напряжения. 1 ил.

щепитель и управляющие входы синхронных 5 содержит делитель напряжений, причем

детекторов соединены последовательно, кроме того, выход генератора через последовательно соединенные емкостный измеривходы его соединены с выходами синхронных детекторов, а выход является выходом устройства.