ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ Советский патент 1969 года по МПК G01N27/00 

Изобретение относится к области влагометрии, а именно к датчикам для измерения влажности, например, почвы.

Известные датчики, содержащие два электрода, выполненных в внде влагопроводны.х пластип, контактирующих с исследуемым материалом, и датчик положения уровня воды в капилляре, не обеспечивают достаточной точности измерения, поскольку обладают погрещностью, связанной с «гистерезисами формы и смачивания.

Для повышения точности в предлагаемом датчике электроды образуют щелевой капилляр переменного по длине сечения.

На чертеже да«а конструкция датчика для измерения влажности с разрезами по Л-А и Б-б.

Основными элементами датчика являются одинаковые керамические пористые пластины 1 и 2, к средней части которых прикреплены сплошные металлические полосы 5, являющиеся обкладками емкостного датчика. Обкладки датчика со всех сторон изолируются слоем 4. Пластины скрепляются клеевым слоем 5 таким образом, чтобы между ними оставался клиповый зазор-капилляр 6, размер которого изменялся бы от нуля до максимального значения, задапного прокладкой 7.

разованы пористыми стеиками, через которые они сообщаются с почвой. Средняя зона, ограниченная электроизоляционным слоем 4, является межэлектродиым пространством емкостного датчика и сообщается с почвой через боковые зоны.

Если датчики поместить во влажную почву, имеющую потенциал влаги Р;,, то положение мениска в клиновом капилляре (величина / на чертеже) определяется всасывающим давлеиием почвы, численно равным Р„, и давлением, развиваемым мениском по формуле

Лапласа

2с cos в

Р.п

(1)

где - - коэффициент поверхностного натяжения воды; cos Э- угол смачивания водой изоляционного

слоя 4;

h - переменпый зазор капилляра/i / ga Так как в равновесном состоянии Рп, то можно записать

2з cos (-)

(2)

/tga

ИЛИ

2а COS е

Емкость датчика зависит от количества водьг в его межэлектродном пространстве, а количество воды зависит от положения мениска. Следовательно, связь между входной Рп и выходной С величинами системы ячейка-датчик сбудет

(l)(Pn).

Благодаря правильной форме капилляра, в котором проводятся измерения, точность измерений / не зависит от «гистерезиса формы, а «гистерезис смачивания может быть сведен к минимуму, обработкой поверхности и правильным подбором материала изоляционного слоя 4. Материал должен быть хорошим диэлектриком, чтобы в Месте смыкания пластин 1 и 2 (при ) между металлическими полосами 3 зазор был мипималыный. Материал должен хорошо смачиваться водой и иметь минимальный «гистерезис смачивания, а также должен хорошо полироваться.

Перечисленными свойствами обладает, например, органическое стекло, угол смачивания водой которого 6 10°.

.Основными свойствами капилляра является развитая поверхность его пористых стенок, необходимых для влагообмена с почвой и уменьшения влияний случайных загрязнений и дефектов стенок на положение мениска в капилляре, а также переменное сечение капилляра, необходимое для того, чтобы положение мениска в капилляре изменялось в зависимости от потенциала щелевого типа, причем внутренний объем щели может иметь самую различную форму В зависимости от решаемых конструктивных задач. Например, для выравнивания градуировочной кривой может оказаться полезным сделать такой капилляр, чтобы зазор изменился бы не пропорционально длине капилляра, как у клина, а по более сложному закону, или может оказаться, что конструктивно удобнее сделать чечевицеобразный капилляр в зазоре между двумя пористыми пластинками и т. д.

Для дистанционного определения положения ;мениска в щелевом зазоре могут быть применены, кроме емкостного, оптический, акустический, радиационный, пневматический и другие методы измерения.

Предмет изобретения

Датчик для измерения влажности, содержащий два электрода, выполненных в виде

влагопроводных пластин, контактирующих с исследуемым материалом, и датчик положения уровня воды в капилляре, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, в нем электроды образуют щелевой капилляр переменного по длине сечения.