Устройство для измерения влажности Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 

1

Изобретение относится к измерению содержания влаги в зерновых культурах, порошкообразных, зернистых и гранулированных веществах.

Известен высокочастотный емкостной измеритель влажности, содержащий осциллятор Хартлея. В этом устройстве предусмотрена температурная компенсация результатов измерения. Дпя обеспечения воспроизводимости измерений этим устройством измеря- ются пробы равного веса 1.

Недостатком данного устройства является зависимость результатов измерения от плотности при измерении зерновых и других гранулированных веществ, а также то, что высокочастотные измерительные цепи затруднительно выполнять в интегральном виде с использованием цифровых интег ральных схем.

Известно также устройство для измерения влажности, содержащее измерительный релаксационный RC-reнератор (мультивибратор), в частотнозадающую цепь которого включен измеряемый конденсатор, блок управления и измеритель длительности импульса 2.

11едостатком известного устройства является низкая точность измерения, если его применить для измерения влажности, поскольку на емкость измерительного датчика влияет температура и плотность измеряемого вещества.

Цель изобретения - повышение точности измерения влажности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения влажности, содержащее -измерительный емкостной датчик, измерительный импульснь:й RC-генератор, в частотнозадающую цепь которого включен измерительный емкостной датчик, и измеритель длительности импульса, состоящий из.счетчика, генератор счетных еимпуль сов, блока линеаризации. 38 вентильного блока и блока индикации причем счетчик, блок линеаризации и блок индикации соединены последовательно, блок управления соединен с управляющими входами измерительного RC-генератора, счетчика и блока линеаризации, а выход генератора счетных импульсов соединен с одним из входов вентильного блока, дополнительно введены ивтульсный RC-генератор базисных импульсов, блок вычитания и усилитель, а измерительный датчик имеет температурнь1й выход и весовой выход, причем вход RC-генератора базисных импульсов соединен с блоком управления, выход RC-генератора базисных импульсов соединен с одним из входов блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом измерительного RC-генератора, выход блока вычиб ания соединен с одним из входов вентильного блока, управляющий вход генератора счетных импульсов соединен с вы ходом усилителя, вход которого соеди нен с весовым выходом измерительного датчика, температурный выход которог соединен со вторым входом измеритель ного RC-генератора. Измерительный датчик содержит измерительный цилиндр для определения объема, емкостной измерительный датчик, датчик измерения веса и датчик измерения температуры, причем измерительный цилиндр, снабженный открывающимся дном, установлен над емкостным измерительным датчиком, датчик для измерения температуры уст новлен внутри емкостного датчика, емкостной измерительный датчик укреплен на датчике для определения веса. При этом выходы емкостного датчика и датчика температуры соединены с вxoдa ш измерительного RC-генератора, а выход датчика измерения веса соединен с входом усилителяИзмерительный импульсный RC-гене.ратор содержит два мультивибратора, вентильный блок, блок деления и инвертор, причем вход одного из , мультивибраторов соединен с емкостным измерительным датчиком, второй вход мультивибратора соединен с выходом второго мультивибратора, выход первого мультивибратора соединен с одним из входов второго мультивибратора, второй вход которого соединен с блоком управления, третий вход BToporok мультивибратора соединен с емкостным датчиком температуры, выход первого мультивибратора соединен с одним из входов вентильного блока, выход которого соединен с входом блока деления, выход которого через инвертор соединен с вторым входом вентильного блока и является выходом измерительного генератора, при этом управляющий вход блока деления соединен с блоком управления. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2измерительного RC-генератора. Устройство состоит из измерительного датчика 1, содержащего измерительньй цилиндр 2, емкостной измерительный датчик 3, датчик 4 измерения веса, датчик 5 измерения температуры, измерительного импульсного RC-генератора 6, блока 7 управления, импульсного RC-генератора 8 базисных импульсов, блока 9 вычитания, усилителя 10, управляемого генератора 11 счетных импульсов, вентильного блока 12, счетчика 13, блока 14 линеаризации и блока 1Ь индикации. Устройство работает следующим образом. По сигналу блока 7 управления блок 9 вычитания образует импульс, длительность которого равна разности между длительностью импульса, пропорциональной емкости измерительного емкостного датчика 3, скорректированной по температуре с помощью сигнала датчика 5 измерения температуры, поданного на второй вход измерительного RC-генератора 6, и длительностью импульса, вырабатываемого импульсным RC-генератором 8 базисных импульсов, пропорциональной емкости измерительного датчика с сухим исследуемым веществом. Счетчик I3 считает с помощью вентильного блока 12 выходные импульсы управляемого генератора 1 1 счетных импульсов во время, разрешенное блоком 9 вычитания, Счетчик 13 гасится с помощью блока 7 управления. Период выходных сигналов управляемого генератора I1 корректируется с помощью датчика 4 измерения веса через усилитель 10 в соответствии с зависимостью диэлектрическая пойтоянная - объемный вес. Скорректированная функция диэлектрическая постоянная - содержание влаги линеаризуется с помощью блока 14 линеариэаНИИ. Далее блок 15 индикации показывает содержание влаги в веществе, находящемся в измерительном дат чике. При этом измеряемое вещество вводится в измерительный цилиндр 2 с запирающимся дном, благодаря чему обеспечиваются равные веса проб. По ле открытия измерительного цилиндра 2 вещество попадает под действием силы гравитации в емкостной измерительный датчик 3. Конусообразный за остренный центральный электрод изме рительного емкостного датчика 3 обе печивает равномерное распределение вещества, а также уплотнение вещест ва, и на основе этого - воспроизводимость измерения. Измерительный RC-генератор содержит два мультивибратора 16 и 17, блок 19 деления. Длительность импул сов генераторов 16 и 17 пропорциона на емкости емкостного измерительног датчика 3 и емкостного датчика 5 температуры. Стартовый сигнал блока 7 управления гасит блок 19 деления, и генераторы 16 и 17 выдают ряд импульсов с упомянутой длительностью, На выходе.блока 19 деления с помо.щью вентильного блока 18 и инвертора 20 получается импульс, длительность которого, умноженная на коэффициент делителя, пропорциональна емкости емкостного измерительного блока 3, скорректированного по температуре. . Формула изобретения 1 . Устройство для измерения влажности, содержащее измерительный емкостной датчик, измерительных импуль .сный RC-генератор, в частотнозадающую цепь которого включен измерительный ёмкостной датчик, и измеритель длительности импульса, состоящий из вентильного блока, счетчика генератора счетных импульсов, блока линеаризации и блока индикации, причем счетчик, блок линеаризации и блок индикации соединень последовательно, блок управления соединен с управляющими входами измерительного RC-генератора, счетчика и блока линеаризации, а выход генератора счетных импульсов соединен с одним из входов вентильного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в него дополнительно введены импульс 06 ный RC-генератор базисных импульсов, блок вычитания и усилитель, а измерительный Датчик имеет температурный выход и весовой выход, причем вход RC-генератора базисных импульсов соединен с блоком управления, выход RC-генератора базисных импульсов соединен с одним из входов блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом измерительного RC-генератора, выход блока вычитания соединен с одним из входом вентильного блока, управляющий вход генератора счетных импульсов соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с весовым выходом измерительного датчика, температурный выход которого соединен со вторым входом измерительного RC-генератора. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что измерительный датчик содержит измерительный цилиндр для определения объема, емкостной измерительный датчик, датчик измерения веса и датчик измерения температуры, причем измерительный цилиндр, снабженный открывающимся дном, установлен над емкостным измерительным датчиком, датчик для измерения температуры установлен внутри емкостного датчика, емкостной измерительный датчик укреплен на датчике для определения веса. При этом выходы емкостного датчика и датчика температуры соединены с .входами измерительно о RC-генерагора, а выход датчика измерения веса соединен с входом усилителя. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительный импульсный RC-генератор содержит два мультивибратора, вентильный блок, блок деления и инвертор, причем вход одного из мультивибраторов соединен с емкостным измерительным датчиком, второй вход мультивибратора .соединен с выходом второго мультивибратора, выход первого мультивибратора соединен с одним из входов второго мультивибратора, второй вход которого соединен с блоком управления, третий вход второго мультивибратора соединен с емкостным, датчиком температуры, выход первого муль,тивибратора соединен с одним, из входов вентильного блока, выход которого соединен с входом блока деления, выход которого через инвертор соединен с вторым входом вентильного блока и является ввпсодом измерительного генератора, при том управляинций вход блока деления соединен с блоком управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 I. Эпштейн С.Л. Измерение характеристик конденсаторов. Л., Энергия , 1971. с. 13 и 14. 2. Авторское свидетельство СССР № 322708, кл, G 01 N 23/24, 1971.