Высокочастотный влагомер Советский патент 1993 года по МПК G01N22/04 

Изобретениё относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения влажности, и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где влажность является контролируемым параметром материалов, веществ и изделий.

. | Известен влагомер ВИД-2Л, содержащий емкостной датчик, включенный в контур высокочастотного генератора, высокочастотный выпрямитель, операцион- усилитель, показывающий прибор, ор- гайы управления влагомером, блок питания, рунной пресс с фрикционом для уплотнения материала. О влажности материала судят по изменению емкости датчика.

; Наиболее близок к предлагаемому высокочастотный влагомер хлопковых матери-t

алов ИВХС-1, П. Р., содержащий блок питания, генератор измерительного блока, емкостной датчик, предварительный усилитель, амплитудный детектор, оконечный усилитель, квадратурный детектор и индикатор. Измерение емкости и проводимости производят поочередно при помощи переключателя, о влажности судят по величинам раздельно измеренных составляющих комплексной проводимости.

Недостатком данного влагомера является низкая точность измерений, т. к. даже измерение обоих составляющих комплексной проводимости хлопка-сырца не позволяет учесть распределение влаги между его компонентами.

Для устранения указанного выше недостатка необходимо измерение полной проч ю со со

4 К

водимое™ (сопротивления) хлопка-сырца и одного из его компонент, что позволит учесть распределение влаги по компонентам. : V

Цель изобретения - повышение точности измерений влажности хлопка-сырца.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве измерения влажности, содержащее высокочастотный генератор, датчик объемной влажности, последовательно соединённые детектор, усилитель. и индикатор, Дополнительно введены первый коммутатор высокочастотных сигналов, вход котороо соединён с выходом высокочастотного

енёратора, первый выход через введенный зторой коммутатор - с датчиком объемной лажности, второй выход второго коммутатора соединен с введенным датчиком поверхностной влажности, выходы датчиков влажности соединены с подстроечным аттенюатором, а второй выход первого коммутатора - с управляемым, аттенюатором, выходы управляемого и подстроёчного аттенюаторов соединены с входами сумматора, к выходу сумматора последовательно подсоединены усилитель высокой частоты, детектор, усилитель низкой частоты, демодулятор и интегратор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора и входом индикатора, а также тактовый генератор, выходы которого соединены с входами демодулятора и коммутатора высокочастотных сигналов. Датчик влажности выполнен в виде полого Цилиндра с кольцевыми электродами на знутренней поверхности.

На фиг. 1 представлена структурная :хема влагомера; на фиг. 2 - рабочая поверхность датчиков объемной и поверхностной влажности в развернутом виде.

Высокочастотный влагомер хлопка- сырца содержит высокочастотный генератор 1, первый коммутатор 2 высокочастотных сигналов, второй коммутатор 3 датчика, датчики объемной 4 и поверхностной 4-1 влажности, подстроечный аттенюатор 5, управляемый аттенюатор б, сумматор 7, индикатор 8, усилитель 9 высокой частоты, детектор 10, интегратор 11, усилитель 12 низкой частоты, демодулятор 13, тактовый генератор 14. Датчик содержит кольцевые электроды М1, МЗ, М5, соединённые между собой, и составные кольцевые электроды М2. М 4. каждый из которых состоит из пяти кольцевых полос с зазором между ними. Четные кольцевые полосы соединены меж- ,ду собой, нечетные - между собой.

ВЧ-влагомер хлопка-сырца работает Следующим образом. Высокочастотный ге- йератор 1 вырабатывает непрерывные колебания. Первый коммутатор 2 высокочастотных сигналов подключает выход генератора поочередно к входам измерительного и компенсационного каналов с частотой тактового генератора. Измерительный канал включает в себя датчики объемной 4 и поверхностной 41 влажности и подстроечный аттенюатор 5, а компенсационный канал - управляемый аттенюатор 6, Сигнал в измерительном канале ослабляется за счет полного сопротивления датчиков 4, 41 влажности, заполненного материалом, а в компенсационном канале - управляемого аттенюатора 6. Затем сигналы поступают

5 через сумматор 7 на вход усилителя 9 высокой частоты.

При неравенстве ослаблений сигналов в измерительном и компенсационном каналах ВЧ-колебания на выходе сумматора мо0 дулированы по амплитуде меандром с частотой тактового генератора 14. Фаза меандра может принимать значения 0 и 180° в зависимости от того, в каком канале больше ослабление. Колебания с выхода сумматора

5 у поступают через усилитель 9 высокой частоты на детектор 10. На выходе детектора получается низкочастотный меандр (частота тактового генератора 14), который через усилитель 12 низкой частоты поступает на

0 демодулятор 13.,

На другой вход демодулятора 3 поступают сигналы с тактового генератора 14. Сиг- . нал с выхода демодулятора 13 поступает на вход интегратора 11. На выходе интеграто5 ра 11 получается напряжение, пропорцио- нальное разности ослаблений в измерительном и компенсационном каналах. Это напряжение изменяется до тех пор, пока ослабления в обоих каналах не уравня0 ются. При этом напряжение на выходе интегратора 11 пропорционально ослаблению в измерительном канале, следовательно, влажности контролируемого материала помещенного в датчик влажности. Это напря5 жение поступает на вход индикатора 8.

Затем с помощью второго коммутатора 3 датчика производится соответственное подключение датчика 4 или 41 для измерения влажности. Влажность хлопка-сырца

0 определяется по градуировочным зависимостям, полученным экспериментом с учетом распределения влаги между компонентами.

При градуировке влагомера выявляется

5 зависимость показаний датчиков 4 и 41 от влажности. Результаты экспериментов показали, что показания датчика, объемной влажности 4 определяются в основном интегральной влажностью хлопка-сырца, а датчика поверхностной влажности 41 вл&жностыо волокна. При совместной обработке полученных результатов появляется возможность учесть распределение влаги между компонентами.

Подстройка нуля производится с по- поДстроёчного аттенюатора 5. Ком- му тация Датчиков 4, 41 влажности

пр

роды М1, Ш, М5 соединены между собой (вь вод А) и подключены к общей шине пита- устройства. Нечетные полоски электррнидо С)

М2 и М4 соединены между собой (вывод л постоянно подключены по высокой чаизводится следующим образом. Элект

стс те к измерительному каналу, а четные эле ктроды М2 и М4 также соединены между со(юй (вывод В) и подключены к коммутатору 3 датчика. При измерении влажности хлс пка-сырца коммутатор 3 датчика соединяет между собой выводы В и С датчика. Пр 1 этом электроды М2 и М4 становятся сшошными по высокой частоте и служат

активными электродами. Зазоры между электродами составляют от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров, получается датчик объемной влажности, В изготовленном нами макете влагомера зазор 10 мм. Толщина слоя материала, эффективно влияющего на параметры измерительного сигнала, 30-40 мм.

Для измерения влажности волокна коммутатор 3 соединяет между собой выводы А и В датчика 4 влажности.

При этом получается поверхностной датчик влажности. Зазор между полосками датчика составляет десятые доли миллиметра (в макете 0,7 мм). Соответственно толщина слоя материала, эффективно влияющего на ослабление измерительного канала, эф фективно влияющего на ослабление измерительного канала, 1,5-2 мм. При зтом измеряется влажность волокна.

Использование: измерение влажности воществ и изделий. Сущность изобретения: высокочастотный влагомер содержит высокочастотный генератор, первый коммутатор высокочастотных сигналов (КВС), управляемый аттенюатор, датчик объемной влажности, детектор, выход которого подключен к входу усилителя низкой частоты, индикатор, датчик поверхностной влажности, второй КВС, подстроечный аттенюатор, сумматор и усилитель высокой частоты, демодулятор и интегратор, тактовый генератор. При этом датчики объемной и поверхностной влажности выполнены в виде полого цилиндра, внутренняя полость которого служит для размещения исследуемого материала, а на внутреннюю поверхность нанесены пять кольцевых электродов (КЗ). Четные КЭ состоят из пяти кольцевых полос и соединены между собой, нечетные КЭ соединены между собой и являются выходом датчика. Четные кольцевые полосы являются выходом датчика, а нечетные - общей шиной датчиков. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. (Л С

Ф о р мул а изо б ре те ни я 1. Высокочастотный влагомер, содержащий последовательно соединенные высокочастотный генератор, первый коммутатор высокочастотных сигналов и управляемый аттенюатор, а также датчик объемной влажности, детектор, выход которого подключен к входу усилителя низкой частоты, и индикатор о т л и ч а ю щи и с -я тем, что, с целью повышения точности при измерений влажности хлопка-сырца, введены датчик поверхностной влажности, второй коммутатор высокочастотных сигналов, последовательно t оединенные подстроечный аттенюатор, сумиатор и усилитель высокой частоты, выход которого соединен с детектором, последов этёльно соединенные демодулятор и инт 5гратор, выход которого подключен к управляющему входу управляемого аттенюатора и входу индикатора, а также тактовый генератор, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами пер юго коммутатора высокочастотных сигналов и демодулятора, при этом вход демодулятора подсоединен к выходу усилителя

низкой частоты, вход второго коммутатора высокочастотных сигналов соединен с вторым выходом первого коммутатора высокочастотных сигналов, а его выходы - соответственно с входами датчика объемной влажности и датчика поверхностной влажности, выходы которых подключены к входу ПоДстроечного аттенюатора.

«ИГ.1

УТЯТ/ТЛЯ

У5

Н4

///Л7//ЛЯ

НЗ

В .С