Датчик влажности текстильных материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

(Л

С

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля влажндсти текстильных материалов. Цель изобретения - повышение точности. Датчик влажности те сильных материалов содержит корпус с плоским основанием, экранирующую пластину, причем внутри корпуса, в плоском основании которого имеется отверстие, размещены конденсаторный датчик, средство реверсивной прокачки воздуха и средство охтаждения, соединенное с электродами конденсатора экранирующая пластина установлена параллельно плоскому основанию корпуса, а конденсаторный датчик размещен между отверстием в основании корпуса и средством реверсивной прокачки воздуха. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для оперативного измерения влажности материала, например, текстильных материалов на выходе из сушилок.

Известно устройство аналогичного назначения, содержащее двухсторонний трехза- жимной емкостной датчик с охранным электродом, генератор, катодный повторитель и измерительную схему, при этом датчик включен в контур генератора, а охранный электрод через катодный повторитель подсоединен к источнику питания (1),

Однако известное устройство обладает существенными недостатками:

1, При прокачке воздуха происходит засорение пластины пылью, неизбежно присутствующей в воздухе. Поэтому свойства

датчика нестабильны и со временем изменяются 6 зависимости от свойств и количества пыли в пластине.

XJ

О V4

Ь. О

ON

Известен также датчик влажности текстильных материалов, содержащий средство охлаждения, измеритель количества сконденсированной влаги (2).

Недостатком известного датчика является низкая точность измерений из-за зависимости результата измерений от влажности воздуха окружающей среды.

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что датчик влажности текстильных материалов, содержащий корпус, средство охлаждения, измеритель сконденсированной влаги, дополнительно содержит средство реверсивной прокачки воздуха, экранирующую пластину, корпус имеет плоское основание, причем в основании корпуса выполнено отверстие, измеритель количества сконденсированной влаги выполнен в виде конденсатора, рабочий объем которого соединен с отверстием в основании корпуса и средством реверсивной прокачки, а электроды конденсатора соединены со средством охлаждения, причем экранирующая пластина установлена параллельно плоскому основанию. Средство охлаждения пластин выполнено в виде полупроводникового микрохолодильника, холодные спаи которого имеют тепловой контакт с сегнетокера- мическими пластинами.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - вид устройства А-А.

Устройство содержит корпус 1 с полостью, в которой на микрохолодильнике 2 через диэлектрическую прокладку 3 размещен чувствительный элемент4 в виде сегне- токерамических пластин, установленных напротив друг другу, имеющих электроды 5 со стороны прокладки 3 и сквозной канал 6 между пластинами чувствительного элемента 4, донную часть 7 корпуса, в которой выполнено сквозное отверстие 8, соединенное с каналом 6, по бокам донной части 7 корпуса имеются направляющие полки 9. Корпус 1 выполнен в виде теплоизоляционного кожуха 10 с крышкой 11, установленной на кожухе, над которым расположен возвратно-поступательный привод, состоящий из опоры, которой является крышка 11, расположённая на кожухе 10, мембраны 12, по периметру герметично соединенной с кожухом 10, электромагнита 13,закрепленного на крышке 11, и якоря 14, закрепленного на мембране 12 и установленного с возможностью притяжения на чувствительном элементе 4, измерительный прибор 15, соединенный с корпусом 1 и электродами 5; экранирующую пластину 16, размещенную со стороны крышки или кожуха корпуса 1.

Измеряемый материал 17 располагается между донной частью 7 корпуса и экранирующей пластиной 16. Холодные спаи микрохолодильника 2 обращены в сторону

сегнетокерамических пластин чувствительного элемента 4, а канал 6 между пластинами с одной стороны ограничен мембраной 12, соединен с отверстием в донной части 7 корпуса 1. Направляющие полки 9 имеют

0 скругления со стороны материала и находятся в одной плоскости с донной частью корпуса.

Устройство работает следующим образом.

5 Датчик устанавливается на движущейся или неподвижной ткани таким образом, чтобы его донная часть 7 с направляющими полками 9 касалась поверхности ткани. Затем включается электромагнит 13. Якорь 14

0 под действием переменного магнитного поля начинает вибрировать, периодически возвращаясь под действием упругих сил мембраны 12 в исходное состояние. При этом через сквозное отверстие 8 во внутрен5 нюю полость датчика периодически всасываются и выталкиваются дозы воздуха. Причем, поскольку донная часть 7 датчика касается ткани или скользит по нему, то воздух, всасываемый в полость, имеет влаж0 ность, соответствующую влажности материала. Экспериментально установлено, что через несколько (3-5) прокачек влажность воздуха внутри полости приходит в динамическое равновесие с влажностью материа5 ла. Часть влаги адсорбируется на поверхности электродов 5. Для увеличения количества влаги на электроде 5 его температура понижается на 2-5 градусов по сравнению с температурой материала. Для этого

0 электрод 5 через диэлектрическую прокладку 3 охлаждается от полупроводникового микрохолодильника 2, горячие спаи которого касаются корпуса 1 и находятся при температуре окружающей среды и ма5 териала.

Перепад температур между корпусом 1 и электродом 5 чувствительного элемента зависит от величины тока, пропускаемого через микрохолодильник 2.

0 Чем холоднее поверхность пластины, тем больше влаги адсорбируется на ее поверхности, тем чувствительнее датчик, тем меньшее значение влажности он воспринимает,

5 Электроды 5, установленные напротив друг друга, образуют конденсатор, между которым находятся сегнетокерамические пластины с относительной диэлектрической проницаемостью ( е) не менее 1000, изготовленные, например, на основе титаната

бария. Воздушный зазор, образованный внутренней полостью датчика, через который производится возвратно-поступательная прокачка воздуха, равен (0,5-3 мм).

Величина емкости конденсатора однозначно определяется размерами электродов 5, величиной их относительной диэлектрической проницаемости, количеством влаги на поверхности пластины, количеством влаги в зазоре между пластинами и величиной зазора, а также температурой пластин.

При постоянных конструктивных размерах емкость чувствительного элемента однозначно определяется влажностью воздуха в полости (зазоре между пластинами) и температурой воздуха.

Для измерения служит измерительный прибор 15, измеряющий емкость чувствительного элемента, корректирующий ее величину в соответствии с температурой воздуха и преобразующий эти величины в значение влажности материала.

Особенностью данного датчика является независимость его показаний от свойств материала, поскольку чувствительный элемент регистрирует влагу воздуха, находящегося в динамическом равновесии с влагой материала, и не касается непосредственно его поверхности. Это делает данный датчик универсальным, т.е. применимым для различных видов капиллярно-пористых материалов независимо от их структуры и химического состава.

Особенностью датчика является также то, что он имеет донную часть 7 с направляющими полками 9, расположенными на поверхности материала и исключающими подсос воздуха из окружающей среды.

В этом случае в полость датчика через отверстие 8 поступает воздух, находящийся во внутренней структуре материала, т.е.

0

5

0

5

0

5

0

имеющий влажностцоднозначно связанную с влажностью самого материала.

Кроме того, донная часть имеет длину и ширину такой величины, чтобы исключить попадание воздуха в полость датчика при полном ходе мембраны 9. В этом случае воздух в процессе возвратно-поступательного движения периодически всасывается из полости и выталкивается внутрь материала, т.е. за несколько циклов (3-5) наступает динамическое равновесие между влажностью в полости и влажностью в материале. Это проявляется в стабилизации емкости чувствительного элемента и регистрируется прибором 15.

Таким образом, датчик обеспечивает высокие чувствительность и точность измерений.

Формула изобретения

/////////////////ИГ/// I

f6