Емкостной датчик Советский патент 1980 года по МПК G01N27/22 

(54) ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерению микровлагосодержаний в потоке авиационного топлива и предназначено для использования в системах централизоваииой заправки летательных аппаратов.

Известны емкостные датчики влагомеров, принцип работы которых основывается на измерении диэлектрической проницаемости исследуемой среды 1.

Недостатками их являются значительные затраты времени на подготовку датчика к измерению (наполнение датчика, отстаивание анализируемой среды и т. д.), неприспособленность для измерений в потоке контролируемой жидкости, и соответственно, непригодность для использования во влагомерах оперативного контроля чистоты авиационных топлив.

Наиболее близким к изобретению техническим ренлением является емкостной датчик, содержащий измерительную ячейку в термостатируюндей рубашке и узел подачи потока контролируемой жидкости 2.

Недостатками известного датчика являются низкая точность измерения микровлагосодержаний в исследуемой жидкости порядка тысячных долей процента (так как, в частности, согласно требованиям международной организации гражданской авиации

(ИКАО) содержание воды в авиационном топливе, пригодном для эксплуатации, не должно превышать 0,003%); большая продолжительность процесса выравнивания 5 температур контролируемой и образцовой сред, что увеличивает время измерения и ухудшает его оперативность; условие приготовления для образцовой ячейки специально подобранного веш,ества с диэлектричес10кой проницаемостью и температурным коэффициентом, близким к этим показателям исследуемой жидкости.

Целью изобретения является повышение точности измерения микровлагосодержаний

15 в авиатопливах за счет уменьшения температурной погрешности.

Цель достигается тем, что в емкостном датчике узел подачи выполнен в виде цилиндра, разделенного на два объема дву20мя поршнями, л естко закрепленными между собой, причем, в крайнем левом положении поршня измерительная ячейка соединена с каналом ввода эталонного потока и термостатирующая рубашка - с каналом

25 ввода контролируемого потока, а в крайнем правом положении - наоборот.

На фиг. 1 представлен схематическ/н емкостной датчик электронного влагомера; на фиг. 2-4 - сечения по Л-Л, Б-Б, В-В

30 на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 - две проекции

(сверху и сбоку) нижней крышки корпуса датчика.

Датчик содержит корпус, состоящий из цилиндрической части 1, ве)рхней крышки 2 л нижней крышки 3, измерительное пространство 4, образованное центральным электродом 5 и наружным электродам 6, термостатируюш,ую рубашку 7, изоляционные прокладки,5 и 9 (например, из фторопласта - ), в которых, кроме того, фиксируется наружный электрод 6, переключатель потоков - поршень 10, входные штуцеры датчика потоков авиатоплива, например, контролируемого - //и эталонного - 12, выходной штуцер 13 датчи1ка. Контакты а и b электродов 5 и 6 выведены из датчика через изоляционные прокладки 5 и Р. Поверхности электродов 5 и 5, контактирующие с ,;{змерктельной средой, покрыты гидрофобной пленкой (например, из того же фторопласта - 4) для исключения образования на них водяной нленки.

Переключатель потоков датчика - поршень W включает электромагнит, на штоке сердечника которого расположены два золотника, находящиеся в полости, связанной протоками со штуцерами 11, 12 и со входами измерительного пространства 4 и термостатирующей рубашки 7.

Работа емкостного датчика осуществляется следующим образом.

Ко входам датчика - щтуцерам // и 12 подводятся два иотюка авиатоплива, один из которых является контролируемым (на нали :пe микровлагосодержания), а другой - эталонным, т. е. предварительно обезвожен ым. Л1инуя полость переключателя потоков 10, они поочередно и перекрестно подаются в измерительное пространство 4 и термостатирующую рубашку 7, и одновременно протекая через них, следуют на выход датчика через штуцер 13. При этом измеряется емкость между электродами 5 и 6 измерительного пространства 4, т. е. между клеммами а и Ь, зависящая от диэлектрической проницаемости среды в измерительном пространстве. В одном случае это контролируемый поток авиатоплива, а в другом - эталонный поток авиатоплива. В результате, периодически измеряя и сопоставляя значелия диэлектрических лроницаемостей контролируемого и эталонного (обезвоженного) потоков авиатоилива, -которые преобразуются в соответствующие изменения частоты высокочастотного генератора электронного влагомера, измеряются присутствующие в

авиатоиливе микровлагосодержания, причем с синхронизатора влагомера подаются электрические сигналы в электромагнит пеРеключателя потоков W, согласованные с

работой измерительной схемы. В случае превышения установленной нормы микровлагосодержания в авиатопливе может быть подана световая или звуковая сигнализация в систему централизованной заправки летательного аппарата, а также прекращена заправка.

Таким образом, предлагаемый емкостной датчик суидественно увеличивает точность измерения микровлагосодержаний в авиатопливе за счет улучшения теплообмена между контролируемым и эталонным его потокалп, которые непрерывно, поочередно и перекрестно протекают через измерительное пространство и термостатирующую рубашку, разделенные наружным электродом из материала с хорошими электропроводными и, соответственно, теплопроводными свойствами. Время выравиивания температур обоих потоков незначительно, что сокращает «интервалы между дискретными моментами измерения, улучшает его оперативность и повышает достоверность получаемых результатов. В качестве образцовой среды служит поток того же, что и контролируемый поток,

авиатоплива. В целом конструкц 1Ю датчика отличает компактность.

Фо1рмула изобретения

Е.мкостной датчик, содержащий измерительную ячейку в термостатирующей рубашке и узел подачи потока контролируемой жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет умсньщения темиературной погрещности, узел подачи выполнен в виде цилиндра, разделенного на два объема двумя порщнями, жестко закрепленными между собой, причем в крайнем левом положении поршня

измерительная ячейка соединена с каналом ввода эталонного потока и термостатирующая рубашка - с каналом ввода «онтролирувмого потока, а в крайнем правом положении - наоборот.

Источники информации, принятые во внимаЕше при экспертизе:

2. Эме Ф. Диэлектрические измерения, М., «Химия, 1967, с. 130 (прототип).