Емкостной первичный преобразователь влажности Советский патент 1980 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению влажности твердых материалов, и может быть использовано для получения информации о распределении влажности по глубине материала значительной толщины, например, в строительных изде лиятс и конструкциях. . Известны емкостные первичные преоб разователи (датчики) влажности, предказначенные для получения информации о распределении влажности по глубине материала значительной толщины. Эти преобразователи содержат диэлектрическое основание, с. обеях сторон которого расположены электроды, контактирующие с исследуемым материалом ij. Однако эти преобразователи необходимо предварительно закладывать в испытуемое изделие при его изготовлении. Наиболее близким по технической сущ ности к предложенному является преобра зователь влажности, содержащий систему высокопотеициаиьных и низкопотенциальных электродов .в виде компланарных кон- центрических колец, укрепленных на изоляционном основании L2j. Однако этот преобразователь даёт погрешность измерений, обусловленную монотонным уменьщением чувствительности датчика к влажности по глубине материала и разной рабочей е 1костью отдельных преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерений. Это достигается тем, что высокопотенциальный и наиболее удаленный от него низкопотенциальный электроды выполнены в виде сплошных колец, а промежуточные низкопотенциальные электроды выполтгоны в виде отрезков колец, ширина и расстояние между которыми выбраны так, что начальные рабочие емкости между высокопотенциальным и каждым низкопотенциальным электродами равны между собой. На фиг. 1 изображена рабочая .ix- ность преобразователя, на фиг. 2 - его сочение по А-А,на фнг. 3 кривые ппииси. . 3 . мости напряжённости поля от глубины материала: Преобразователь содержит (фиг. 1 и металлические электроды; 1 . высокопот циальный электроду 2-5 - низкопотенинальные электроды. Высокопотенциальны электрод J. и наиболее удаленный от не го низкопотенциальный, электрод 2 выпол . пены в виде сплошных колец, а каждый из промежуточных низкопотенциальных электродов , выполнен в виде нескольких отрезков колец, лежащих на одной окружности и электрически соединенных. меноду собой (о „ - QS расстоя ния между высокопотенциальными и соответствующим низкопотенциальным электродами). Электроды укреплены на изоля ционном основании 6, например, из фторопласта. Преобразователь работает следующим образом. При контактировании рабочей поверхности преобразователя с поверхностью исследуемого материала в последнем на водится электрическое поле, напряженность которого постепенно убьшает по глубине материала. В зависимости от того, какой из низконотендиальных электро дов подключен к измерительной схеме, степень убывания напряженности поля по глубине материала будет различна. На фиг. 3 изображены .зависимости отн сительной напряженности поля Ь от глу бины материала jl {цифры на кривых соответствуют ин.цексу при а на фиг. При поочередном подключении к измерительной схеме каж.цого из низкопотен- циальных электродов 3,4,5,2 емкость, первичного преобразователя при соответ ствующем низкопотенциальном электроде по -разному зависит от диэлектрической проницаемости материала на одних и т&х же глубинах. В общем виде эта зависимость (при количестве промежуточных низкопотенциальных электродов равном четьфем) выражается системой уравнений:С -- р.,,0,. p.,G,V ,, 5 С . . w -iS- Аг РЧАгде С-; С , С ,С -ёмкость первично - - го преобразовате ля при подключе04НИИ к схеме соответственно электродов 5,2,3,4. С - С. - емкость материала на различной глубине, сосггветственно;р) ,, - коэффициенты, характеризующие чувствительность преобразователя с данным низкопотенциальным электродом ( { ) на данной глубине (14) (конкретные значения коэффициентов определяются по соответствующим кривым на фиг. 3). Рещение приведенной системы уравнеНИИ даёт значения , которые по заранее известной зависимости С (W) ля данного материала переводят в значения влажности таким образом получают ИЕ1формацию о распределении влажности по глубине материала. Tait как предлагаемый первичный преобразователь влажности выполнен таким образом, что начальные рабочие ем1с.ости менщу высокопотенциальным и каждым низкопотенциальным электродами равны между собой, то результаты измерений каждой емкости оказывается возможным переводить Во влажность по одной граду- ировочной зависимости для данного материала, что также новыщает точность измерений влажности. Формула изобретения Е мкостной первичный преобразоватепь влажности, содержащий систему вы- . сокопотенциальных и низкопотенциальных электродов в виде компланарных, концентрических колец, укрепленных на изоляционном основании, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, высокопотенциальны.й и наиболее удаленный от него низкопотенциальный электроды выполнены в виде сплощных колец, а промежуточные низкопотенциальные электроды выполнены в виде отрезков колец, ширина и расстояние между которыми выбраны так, что начальные рабочие емкости между высокопотенциальным и каждым низкопотенциаль-ным электродами равны между собой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское сви.цотельство СССР № 549727, кл.01Г4 27/22,1975. . 2. Заявка N 2392679/25, кп. CSO1 N 27/22, по которой вынесено положительное решение от 31.О5.77 (прототип).

иг

Фиг.2 ficn