Влагомер Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения влажности различных материалов, в том числе сыпучих, и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, например в производстве строительных материалов.

Известны устройства для измерения влажности, основанные на диэлькометриче- ском методе, содержащие автогенератор, в частотно-задающую цепь которого включен емкостный датчик и индикатор.

Недостатками автогенераторных влагомеров являются большая погрешность измерений, обусловленная нестабильностью частоты и ее зависимостью от активной составляющей полной проводимости контролируемого материала, а также ограничение предела измерения величиной этой составляющей, при которой сохраняется работоспособность генератора

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является влагомер, содержащий автономный генератор синусоидального напряжения, питающий одновременно два двухполюсника, в один из которых включен емкостный датчик, измеритель фазы, индикатор 2. Применение высокостабильного генератора и линейного фазового детектора несколько снижает погрешность измерений, однако не устраняет зависимости результатов измерений от величины активной составляющей полной проводимости контролируемого материала

Цель изобретения - повышение точности измерения влажности

Эта цель достигается тем, что во влагомер, содержащий генератор синусоидального напряжения, измерительный двухполюсник, включающий емкостный датчик, опорный двухполюсник, индикатор, введены модулирующая емкость, измеритель девиации фазы, модулятор, регулятор

СО

С

«« ч VJ го

Ј

частоты, причем модулирующая емкость включена в измерительный двухполюсник и соединена с модулятором, измеритель девиации фазы соединен с обоими двухполюсниками и через регулятор частоты - с генератором, выход которого соединен с индикатором, в качестве которого использован измеритель частоты

На чертеже изображена блок-схема влагомера.

Емкостный датчик 1 и модулирующая емкость2 подключены параллельно измерительному двухполюснику 3, представляющему собой пассивный колебательный контур, на который через элемент связи 4 поступает напряжения от автономного генератора 5 Одновременно напряжение от генератора через элемент связи 6 поступает на опорный двухполюсник 7. Напряжение с измерительного и опорного двухполюсника поступают на входы измерителя девиации фазы 8, выход которого соединен с регулятором (управителем) частоты 9, управляющим частотой генератора 5. Частота генератора регистрируется индикатором 10, представляющим собой цифровой частотомер. Модулятор 11 соединен с модулирующей емкостью 2.

Влагомер работает следующим образом.

Модулятор 11 вырабатывает прямоугольные импульсы со скважностью 2 и частотой следования, много меньшей частоты генератора 5. Эти импульсы, воздействуя на модулирующую емкость 2, в качестве которой использована управляющая напряжением реактивность, например, варикап, скачкообразно изменяют полную проводимость измерительного двухполюсника. В результате такого воздействия фаза напряжения на измерительном двухполюснике изменяется с частотой модуляции (девиация фазы). Опорный двухполюсник 7 и элементы связи 4 и б, представляющие собой безреактивные резисторы, не вносят дополнительного сдвига фаз, поэтому в измерителе девиации фазы 8 происходит сравнение по фазе напряжения на измерительном двухполюснике с напряжением генератора. В зависимости от знака разности фаз на выходе измерителя 8 устанавливается либо низкий, либо высокий уровень управляющего напряжения, который через регулятор частоты 9 будет, соответственно, либо понижать, либо повышать частоту генератора 5.

Таким образом замыкается цепь воздействий, образуя систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), в которой устанавливается динамическое равновесие, соответствующее квазирезонансному со0 стоянию измерительного двухполюсника. В этом состоянии, как известно, частота гене- ратооа однозначно связана с чистой емкостью датчика, т. к. не зависит от величины активной составляющей полной проводимо5 сти. Это значение частоты, являющееся мерой влажности контролируемого материала, фиксируется индикатором (частотомером).

Преимущества предлагаемого влагомера наиболее ощутимы при значительном

0 увеличении диэлектрических потерь в материале, при котором наклон фэзо-частотной характеристики контурта достаточно мал, что расширяет зону нечувствительности обычной системы ФАПЧ вблизи нулевого

5 фазового сдвига.

Девиация разности фаз сравниваемых напряжений позволяет существенно уменьшить зону нечувствительности системы ФАПЧ вблизи нулевого сдвига фаз, что ощу0 тимо повышает точность измерения влажности материалов с большими диэлектрическими потерями.

Формула изобретения

5 Влагомер, содержащий генератор синусоидального напряжения, измерительный двухполюсник, включающий емкостный датчик, опорный двухполюсник, индикатор, причем оба двухполюсника соединены с ге0 нератором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит модулирующую емкость, измеритель разности фаз, модулятор, регулятор частоты, причем модулирующая емкость включена в

5 измерительный двухполюсник и соединена с модулятором, измеритель разности фаз соединен с обоими двухполюсниками и через регулятор частоты - с генератором, выход которого соединен с индикатором, в качест0 ве которого использован измеритель частоты.

Использование: контроль влажности материалов. Сущность изобретения: влагомер содержит генератор синусоидального напряжения, измерительный двухполюсник, включающий емкостный датчик, опорный двухполюсник, индикатор, причем оба двухполюсника соединены с генератором, а также модулирующую емкость, измеритель разности фаз, модулятор, регулятор частоты, причем модулирующая емкость включена в измерительный двухполюсник и соединена с модулятором, измеритель разности фаз соединен с обоими двухполюсниками и через регулятор частоты - с генератором, выход которого соединен с индикатором. 1 ил.