Устройство для измерения количества и влажности материала Советский патент 1974 года по МПК G01F23/26 G01N27/22 

1

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны устройства для измерения кол честна и влах ности материала, содержащие емкостные электродные датчики уровня,

, опорные и компенсационные датчики с ана логовыми преобразователями, подключенные через линию связи и переключатель к измерительному прибору, связанному с источником опорного напряжения. Эти устройства не обеспечивают требуемой точности.

В предлагаемом устройстве датчики уров ня размешены по всему объему материала в виде вертикальных гребенок электродов, а опорные датчики расположены в виде горизонтальных гребенок электродов совместно с компенсатшонным датчиком в зоне

. посто янного остатка материала, причем при измерении д количества материала датчики уровня подключены к измерительному входу измерительного прибора, а опорные датчики соединены с его входом сравнения, при измерении влажности материала к измери-

, тельному входу измерительного прибора

подключены опорные датчики, а к его входу i сравнения - источник опорного напряжения. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

В емкости 1 (баке, танке, цистерне и т.п.) размещены вертикальные гребенки емкостных электродных датчиков 2 уровня. . Датчики 2 расположены по всему полезному объему емкости.

Опорные датчики 3 в виде горизонтальных гребенок и компенсационный датчик 4 | находятся в зоне постоянного остатка. ма- j териала. Датчик 4 выполнен 1:ерметичес-

КИМ и заполнен образцом обезвоженного материала (эталона).

: Количество и конфигурация расположения, датчиков 2 уровня завйсятот требуемой точности измерения, вплоть до образования вертикального растра. Количество опорных датчиков 3 определяется неравномерностью

распределения температуры и влажности j груза по дну емкости 1, вплоть до образо-1 вания горизонтального растра. Количество компенсационных датчиков 4 может быть ; взято тю числу видов груза, поочередно 1

эагруйшемого в емкость 1, с соответствующим переключением. Для неподвижной емкости с жидкостью достаточно по одному датчику 2,3,4.

Все датчики 2,3 и 4 ,- емкостного типа с аналоговым выходом, в комплект каждого датчика входит, преобразователь 5 емкость аналог, непосредственно соединенный с электродом датчика.

Преобразователь 5 может быть выпол ней, например, по схеме диодного двой ного Т-юбразного моста. Питание преобра: зователей 5 всех датчиков может осущест: вляться от общего генератора прямоутоль- ; ных импульсов по отдельному или общему с цепями выхода кабелю {цепи питания и . уплотнения на чертеже не показаны).

Линия 6 связи соединяет датчики 2,3,4через переключатель 7 рода измерений с измерительным прибором 8, измеряющим ; отношение токов или напряжений. : Источник 9 опорного напряжения имеет :регулируемый выход калиброванного напряжения, его рукоятка снабжена шкалой (не показана) с указанием сортов груза.

Блок 10 вывода информации, прибор 8, переключатель 7 и источник 9 опорного напряжения могут быть обишми для группы емкостей 1 при применении коммутатора 11.

Для электропроводных грузов электроды датчиков должны иметь изоляционное покрытие, влажность при этом не измеряется, а датчик 4, переключатель 7 рода работы и источник 9 из устройства искшо .чаются.

Устройство работает сдедуюшим образом. Емкость каждого датчика 2 уровня увеличивается пропорционально заполнению .его материалом (т.е. уровню материала), исключая сумму пустот. Выходной сигнал каждого датчика 2 линейно зависит от его заполнения, а камодого опорного датчика 3 от диэлектрической проницаемости груза (или изоляционного покрытия электрода датчика), которая, в свою очередь, зависит, от температуры груза.

Аналоговые сигналы датчиков 2 уровня суммируются на резисторе 12, а опорных датчиков 3 - на резисторе 13.

Когда переключатель 7 находится в положении А прибором 8 измеряется количество, как отношение напряжения ty суммарного сигнала датчиков 2 уровня к напряженто 1д сз-ммарного сигнала опорных датчиков 3. Это отношение tj(/tg равно О при минимальном уровне

груза в емкости 1 и 1 при аксим агаьном что устанавливается заранеерегулировкой резистора 12. Промежуточным значением уровня соответствуют промежуточ-

5;ные значения отношения указанных напря.жений в линейной зависимости при этом возможен вывод цифровой информации в значениях эквивалентного уровня с помощью блока 10.

10 Для измерения эквивалентной пустоты выход прибора 8 на блок 10 вывода информации делается.в дополнительном коде.

Влажности. йимсеря.ется, когда переключа тель 7 установлен в по жение В. При

15 этом аналоговые выходы опорных 3 и Kotvj- пенсационного 4 датчиков подадоочены на параллельно включенные резисдпо у 1.3,14. Преобразователь 5 компенсациоНнЬгрдат чика 4 включается так, чтобы полярность

20 его выходного тока была обратна полярности опорных датчиков. Поэтому, на измерительный вход прибора 8 поступит напряжение t у , пропорциональное разности токов опорных и компенсационного датчиков, или разности диэлетрической проницаемости влажности груза и обезвожешюго образца его (или другого эталонного вещества с таким же температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости или

30 объемного расширения).

Опорный вход прибора 8 переключается на источник 9 опорного напряжения, выдаюишй калиброванное напряжение 1с , пропорциональное крутизне характеристики

35 диэлектрической проницаемости от влажносТИ.

Измеряемое отношение представляет собой влажность груза, т.е. объемное содержание (в процентах) воды в грузе.

40 При выводе информации в дополнительном коде измеряется объемное содержание сухого вешества в грузе, т.е. сухость гру- .за (в процентах).

Регулировкой резисторов 12,13,14

45 -достигается нормализация сигналов по напрямсению, что позволяет применить в системе машину централизованного контроля и осушествить вывод информации в желаемых единицах измерения.

50Влияние на точность измерений ем

кости линии 6 связи исключено, так как он не подключена непосредственно к чувствительным элементам (электродам) датчиков ,3,4.

55 I,

Инвариантность результатов измерений,

т.е. независимость от дестабилизирующих факторов, обеспечивается тем, что всякое изменение диэлектрической проницаемости груза (от изменения температуры, давления, физико-химических свойств груза) .влияет одновременно на величины действую щих емкостей как датчиков уровня 2, так и опорных 3 при измерении пустоты, или на емкости опорных датчиков 3 и компенсационного 4 - при измерении влажности материала. Предмет изобретения Устройство для измерения количества и влажности материала, содержащее емкос ные электродные датчики уровня, опорные и компенсационные датчики с аналоговыми преобразователями, подключенные через линию связи и переключатель к измеритель ному прибору, связанному с источником опорного напряжения, отличаюшеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем датчики уровня размешены по всему объему материала в виде верти- j кальных гребенок электродов, а опорные I датчики {расположены в виде горизонтальной гребенки электродов совместно с компенсационным датчиком в зоне постоянного остатка материала, причем при измерении количества материала датчики уровня подключены к измерительному входу измерительного прибора, а опорные датчики соединены с его входом сравнения, при измерении влажности материала к измерительHOMy входу измерительного прибора подключены опорные датчики, а к его входу Сравнения - источник опорного напряжения.