Устройство для измерения влажности веществ Советский патент 1978 года по МПК G01N27/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

Изобретение относится к технике измерения влажности веществ путем измерения электрической емкости. Оно может быть иопопьэовано, например, в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности для иэмерения влажности зерна, кормов, почв и и т. п.

Известен влагомер 1 , при использовании которого для учета влияния эпектричеоких потерь в исследуемом материале проиэводят дополнительное измерение, включая параллельно датчику эталонную емкость. Это приводит к усложнению прибора и увеличению времени измерений.

Наиболее близким решением к предложе иому является влагомер 2 , содержащий выполненный по схеме с усилителем положительной обратной связи автогенератор, в со став которого входит резонансная система с диэлектрическим датчиком.

Влшомер имеет сложную конструкцию; кроме того, в нем не устранено влияние asrтЕвной составляюшей на точность измерений.

Общим недостатком известных влагомеров является диапазон измерения (ве выше 35

40% влажности), что связано-с быстрым ростом активных потерь при больших знач& ниях влажности и вследствие этого недопустимым увеличением погрешности (свежеубраиные зеленые корма, например, имеют влажность до 85%).

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит последовательно включенные фильтр гармонической составляющей рабочей частоты автогенератора и амплитудный детектс, причем выход автогенератора подключен к фильтру, а вход усилителя дополнительной обратной связи соединен с выходом детектс а.

На чертеже показана структурная схема предложенного устройства для измередия .влажности.

Устройство содержит ёмкостный датчик 1, градуированный конденсатор . и йндуктн ность 3, образующие резонансную систему автогенератора, выполненного по сасеме входного повторителя на транзисторе 4, усилител положительной обратной связи на травэвсторе 5, резистор 6, являюшидся нагрузкой тра зисторов 4 и 5, резистор 7 (нагрузка транзистора 5), резистор 8 (нагрузка транзист& ра 4), конденсатор 9, замыкающий цепь положительной обратной связи, частотомер 10 для настройки на заданную частоту (может быть выполнен с использованием кварцевого резонатора, детектора и индикатора тока), фильтр 11 гармонической составляющей р&бочей частоты автогенератора, амплитудный детектор 12,резистор 13 и конденсатор 14 Устройство работает следующим образом. Известно, что автоколебания могут иметь место лишь при соблюдении условия: 1Я1 а IRl, где Я - отрицательное выходное сопроти ление автогенератора} Я- сопротивление сквозной производимости тивных потерь. При I , чему способствует построе ние схемы автогенератора с усилителем положительной обратной связи с большим коэффициентом усиления, после включения питания амплитуда колебаний быстро нарастает с жениями ффмы кривей, т.е. появляются гарм НИКИ. При этом частота колебаний и результа ты измерений зависят от сквозной проводимости. С помощью конденсатора 2 производят настройку частоты автогенератора на заданную по частотомеру 10. После этого фильтр 11 выделяет сигнал гармоники, например второй, который поступает на детектор 12 и в виде постоянного напряжения необходимой полярности подается на затвор транзистора 5, уменьшая коэффициент ус№лёй аяусйпитепяпопожитепьнбВ обратной связи. В результате форма автоколебаний приближается V к синусоидальной, а амплитуда гармоничеоких составляющих резко уменьшается, т.е. (я. 1 становится почти равно |Я|. После этого значение влажности навески исследуемого вещества считывается со шкалы конденсатора 2. Действительно, анализ рещения уравнения, описывающего работу устро&ства. и записангйоге в виде: flRLdj- ia. i-Llfl -t-Rl Cct-flRjtcclt 0, где Ь - индуктивность резонансной системы;С,- суммарная емкость резонансной системы; LQ- ток через емкость резонавсЕиЛ системы, показываетIf TO частота автогенератора относительно аргумента его режимных членов выражается как из 0.5((fl R C -fl2L-29RL-R L При1Я(|Н1 i. т.е.. Х:уммарная емкость резонансной сист&мы связана только с рабочей частоте и индуктивностью резонансного контура и не зависит от сквозной проводимскрти актив( потерь, в связи с чем чистая датчика однозначно определяется емкрс- ью конде - к сатора 2, который градуируется в процентах влажности путем, например, тарировки. Эффективность системы регулирования отрицательного выходного со фотивления может быть повышена путем введения вспомогательшхго усилителя, например, между фильтром и детектором, однако при доброт ности контура фильтра 10&-20О достигается ш 1сокая степень снижения влияния активных потерь исследуемого вещества на точность измерений. Экономический эффект от использования изобретений состоит в повышении точности и расширенийДиапазона измерений влажности например, в полевых условиях, что имеет значение для определения сроков уборки урожая. Повышение точности влагомеров зерна необходимо для более правильного учета и хранения зерна, а также в научных и селевг ционных целях. Измерение влажности зеленых : кормов имеет значение для сохранности и тательных веществ, например, при закладке их на хранение. Формула обретения Устройство для измерения влажности ве ществ, содержащее автогенератор, выполне с вый по схеме с усилителем положительной обратной связи, содержащий резонансную сист0-; му с диэлектрическим датчиком, отличающееся тем,,что, с целью повышен ния. точности измере ний, оно д(Н1алнвтельш} содержит последовательно включенные 4влыгр гармонической составляющей частоты авто генератора и детектор, причем вьосод автоге вератора подключен к фтьтру, а „«ход усвг лителя положительной обратной связи соедв вей с выходом детектора. Источники информации, превятые во внимание прк экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР W 243955, кл, G- 01N 26/22, 1969. 2,Авторское свидетельство 1Л 3265О1« кл. G- 01N 27/22, :i972.