Влагомер Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относит.ся к измерител ной технике и может быть использова но во всех отраслях народного хозяйства для контроля и измерения влажности различных материалов. Известен влагомер, содержгиций пер вичный преобразователь, включенный в схему электронного усилителя с измерительным прибором fl . Недостатком этого влагомера является ограниченный диапазон измерения влажности проводящих материалов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является влагомер, содержащий емкостный датчик, включенный в измерительный двухполюс ник с модулируемыми параметрами, эле мент связи, высокочастотный генерато модулятор, фазовый детектор, интегра тор и управляющий элемент, подключен ный к высокочастотному генератору. Перечисленные узлы соединены так, чт образуется замкнутая система динa « ческого балансирования.. В зависимости от соотношения фаз между амплитудно-модулированным напряжением, образующемся на двухполюснике, и опорным напряжением модулятора на выходе фазового детектора образуется управляющий сигнал, кспользуемый для приведения системы в состояние динамического равновесия 2 . Вследствие того, что система уравновешивания имеет определенный порог чувствительности, при увеличении активных потерь в двухполюснике амплитуда сигнала разбаланса на входе фазового детектора становится недостаточной для точного балансирования и динамическая ошибка небаланса растет, а вместе с ней растет и погрешность измерения влажности. Кроме того, необходимость модулирования параметров двухполюсника требует наличия дополнительных линий связи между преобразователем и измерительным устройством, что ухудшает эксплуатационные параметры влагомера при необходимости значительного удаления преобразователя от измерительного устройства. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что во влагомер, содержащий емкостный датчик, измерительный двухполюсник, элемент связи, высокочастотный генератор, фазовый детектор, интегратор и управляющий элемент, подключеншлй к высокочастотному генератору, введены второй фазовый детектор, два ф1-ьльтра низких частот, сумматор, вто рой управляющий элемент, перестраиваемый генератор и смеситель, соединен ные таким образом, что мелсду выходом первого фазового детектора и входом интеграгора включены последовательно первый фильтр низк;гх частот и первый вход сумматора г ко второму зхояу которого подключены последовательно соединенные второй фазовый детектор и второй фильт1р низких ч&стот, причем первый вход второго фазового детектора подключен к точке соединения элемента связи и измерительного двухполюсника., а его второй вход подключен к точке соединения второго конца элемента связи с выходом смесителя, первый вход которого соединен с высокочастотным генератором, а второй входподключен к модулятору через последовательно включенные второй управляющий элемент и перестраиваемый генератор,,

На чертеже представлена блок-схема влагомера.

Влагомер содержит емкостный датчик If измерительный двухполюсник 2, модулятор 3, первый фазовый детектор 4, первый фильтр низких частот 5, сумматор б, второй фильтр низких частот 7, второй фазовый детектор 8, элемент 9 связи, интегратор 10, первый управляющий элемент llj, высокочастотный генератор 12, смеситель 13, перестраиваемый генератор 14, второй управляюгдий элемент 15.

Влагомер работает следукнцим образом.

Разность частот генераторов 12 и 14 с выхода смесителя 13 через элемент 9 связи поступает на измерительный двухполюсник 2, представляющий собой пассивный колебательный контур. В результате на двухполюсника 2 частотно-модулированное напряжение приобретает дополнительную амплитудную и фазовую модуляцию. Это напряжение с измерительного двухполюсника 2 поступает на первый вход фазового детектора 4, на второй вход которого поступает напряжение с модулятора 3. Знак постоянной составляющей напряжения на выходе фазового детектора 4 зависит от соотношения фаз между огибающей сигнала и опорным напряжением, идундам с модулятора 3. Через первый фильтр низких частот 5, вЕаделякядкй постоянную составляквдую напряжения, идущего с фазового детектора 4, первый вход сумматора 6 и интегратора 10 с помсяцью управляющего элемента 11 происходит подстройка высокочастотного генератора 12 до тек пор, пока наступит состояние динамического равновесия . Одновременно на второй вход сумматора 6 фильтр низких частот 7 поступает напряжение с выхода второго фазового детектора 8, который сравнивает по фазе напряжение на выходе смесителя 13 с напряжением на измерительном двухполюснике 2, В случае малых активных потерь в измс рительном двухполюснике 2 состояние равновесия системы устанавливается в основном с помощью фазового детектора 4. С возрастанием активныхп потерь в двухполюснике 2 растет зона нечувствительности точного определения равенства модулей полной проводимости с помощью фазового детектора 4 и в этом случае состояние равновесия устанавливается в основном с помощью

фазового детектора 8, выделягсадего изменение фазы высокочастотного напряжения на двухполюснике 2 относительно фазы напрязхения на выходе смесителя 13. Так как выходы обоих фазовых

0 детекторов подключены (через фильтры низких частот) ко входам сумматора, выходное напряжение которого через интегратор 10 и управляющий элемент 11 автоматически настрашвает

5 частоту генератора 12 на резонансную частоту двухполюсника, то динамическая ошибка небаланса системы остается малой в широком диапазоне изменения активных потерь в двухполюснике.

п Использование данного влагомера уменьшает погрешность измерения влажности в широком диапазоне изменения активных потерь в измерительном двухполюснике. Кроме того, существенно упрощается конструкция преобразователя благодаря замене модуляции параметров двухполюсника модуляцией час тоты питающего напряжения и появляется возможность построения влагомеров, в KOTOpfcJX преобразователь значительно удален от измерительного устройства. Улучшение эксплуатадионгалх параметров устройства существенно увеличивает его область применения. Влажность различных материалов является объекTOiM массовых измерений во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. Уменьшение погрешности таких измерений и улучшение эксплуатационных параметров устройства может обеспечить получение большого экономического эффекта

Формула изобретения

Влагомер, содержащий емкостный датчик, измерительный двухполюсник, элемент связи, высокочастотный генератор, фазовый детектор, интегратор и управляющий элемент, подключеншлй к высокочастотному генератору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй фазовый детектор, два фильтра низких частот, сумматор, второй управляквдий элемент, перестраиваемый генератор и смеситель, причем между выходом первого фазового детектора и входом интегратора включены последовательно первый фильтр низких частот и первый вход сумматора, ко второму входу которого подключены последовательно соединенные второй фазовый детектор и второй фильтр низких частот, а первый вход второго фазового детектора подключен к точке соединения элемента связи и измери1 гельного двухполюсника, а второй вход подключен к точке соединения второго конца элемента связи с выходом смесителя, первый вход которого соеди-нен с высокочастотным генератором, а второй вход подключен к модулятору через последовательно включенные второй управляюгций элемент и перестраиваем:1й генератсч

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 156719, кл. G 01 N 27/22, 1962.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 529407, кл. G 01 N 27/22, 1973 (прототип).