Устройство для непрерывного автоматического контроля влажности стекловолокнистых материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ СТЕКЛОВОЛОКНИСТЫХ Изобретение относится к контролю параметров технологических процессов диэлькометрическим методом и может .быть применено для непрерывного автоматического контроля влажности стекловолокнистых материалов, обраба тываемых в сушильных машинах. Известно устройство для контроля влс1жности текстильных материалов, со держащее датчик в виде одного или трех параллельно включенных роликов опирающихся на общий заземленный вал, схему преобразования изменеяий сопротивления постоянному току в электрический сигнал и указатель зна чений влажности материалов 1. Устройство из-за низкой чувствительности не может быть использовано для измерения влажности стекловолокнистых материалов, например, стекловолокна, имеющих на постоянном токе большое омическое сопротивление порядка Ю , сравнимое с сопротивлением изоляции. Кроме того, при изменении на постоянном токе появляется эффект поляризации, что приводит к нестабильной работе приборов . Наиболее близким по технической сущности является устройство для МАТЕРИАЛОВ непрерывного автоматического измерения количества связующего в пропитанном материале 2 . Устройство содержит измерительный мост, усилитель, детектор и регистрирующий прибор, в одно из плеч моста последовательно с датчиком включены кварцевый резонатор и электрическая цепочка, состоящая из сопротивления и полупроводникового диода и параллельно им включенной емкости, соединенная с выходом детектора. Данное устройство имеет недостаточную чувствительность для измерения влажности стекловолокнистых материалов в области малой влажности и не позволяет получить глубокой обратной связи для компенсации изменений эквивалетного сопротивления цепочки, состоящей из соединенных последовательно кварцевого резонатора и емкостного датчика, при изменении влажности в широком диапазоне. Целью изобретения является -повышение чувствительности измерения влажности стекловолокнистых материалов. Поставленная цель достигается тем, что параллельно датчику включена компенсирующая цепочка из емкости и диода, соединенная через сопротивление с выходом детектора, На фиг. 1 представлена схема устройства для непрерывного автоматического контроля влажности стекловолокнистых материалов; на фиг. 2 график зависимости эквивалетного сопротивления от сопротивления последовательно включенного датчика с измеряемым материалом при различных значениях емкости последнего. При выходе из сушилки 1 материа 2, например, стекловолокно, проходи диэлькометрический датчик 3 и наматывается на навой 4. Параллельно да чику 3, соединенному последовательно с кварцевым резонатором 5, включ :ны емкость 6 и диод 7, соединенные через сопротивление 8 с выходом детектора 9. Последовательно с квар цевым резонатором 5 включена цепочк состоящая из диода 10, параллельно которому включены емкость 11 и сопр тивление 12, соединенные с выходом детектора 9. Измерительный сигнал усиливается усилителем 13, выпрямля ется детектором 9 и поступает на ук затель 14. При изменении влажности материал 2 происходит изменение его активного и реактивного сопротивления, что вызывает резкое изменение полного с противления цепочки, состоящей из кварцевого резонатора 5 и диэлькоме рического датчика 3. Это повлечет з собой изменение напряжения разбалан са мостовой схемы. Усиленное усилителем 13 и выпрямленное детектором напряжение разбаланса поступает на указатель 14, шкала которого отград ирована в процентах влажности материсша. Одновременно сигнал с выход детектора воздействует на цепочку диода 10, параллельно которому вклю чены емкость 11 и сопротивление 12 и на цепочку из емкости 6, диода 7 и сопротивления 8. При зтом полное сопротивление обеих цепочек изменя ется в сторюну восстановления преж него значения разбаланса мостовой схемы. Эквивалентное сопротивление цепочки, составленной из кварцевого резонатора и последовательно включенного датчика с измеряемым материалом определяется выражением ( t i4u;c V где ROэквивалентное сопротивлени кварцевого резонатора на частоте последовательного резонатора. Ом; статическая емкость кварце вого резонатора, ф; СдИЯд- емкость и сопротивление последовательно включенного датчика с измеряемым материсшом соответственно; ОУ - угловая частота. При изменении влажности происхоит изменение электрофизических параетров измеряемого материала - электического сопротивления Rд и емкоси Сд. По изменению этих параметров удят о влажности материала. Основное влияние на изменение квивалентного сопротивления R при зменении влажности оказывает изменеие электрического сопротивления Вд текловолокнистого материала, котоое уменьшается с ростом влажности змеряемого материала более чем на ри порядка. Емкость Сд изменяется езначительно, в 1,2-1,5 раза, и потому для упрощения последуквдего изожения ее можно принять постоянной, .е. не зависящей от влажности. На фиг. 2 приведены графики изменения эквивалентного сопротивления R от сопротивления д при различных значениях Сд. С увеличением емкости Сд положение максимума сдвигается в область измерения малых сопротивлений, т.е. больших влажностей измеряемого материала (кривая 1-Сд 60 пФ, кривая И - Сд 90 пФ, кривая 1J1 - Сд 180 пФ) . Если необходимо повысить чувствительность измерения больших сопротивлений (малых влажностей), то емкость Сд Нсщо уменьшать. Но при этом уменьшается диапазон измеряемых сопротивлений, т.е. нельзя однозначно определять влажность в широком диапазоне. Например, для стекловолокна необходимый диапазон измеряемых сопротивлений составляет 10 Ом, что сосоответствует диапазону влажностей 0,2-1,0%. Поэтому для измерения влажности таких материалов, которые имеют резкое изменение электрического сопротивления от влажности (стекловолокна, полиэфирные нити и т.д. }, емкость Сд увеличивают, но при этом значительно снижается чувствительность в области малых влажностей (кривая Ml). При измерении малых влажностей емкость б практически не оказывает своего шунтирующего действия, так как диод 7 находится в состоянии близком к запиранию - чувствительность при этом довольно значительная. Затем по мере увеличения влажности увеличивается сигнал обратной связи и диод 7 уменьшает свое сопротивление, что приводит к росту емкости Сд. Увеличение емкости С с ростом измеряемых влажностей сдвигает положение максимума характеристики R Ч(Кд) в область малых сопротивлений (больших влажностей) при одновременном сохранении высокой