Устройство для измерения влажности Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 G01N27/22 

Изобретение относится к измерител rfoft технике, а именно к устройствам для измерения влажности сыпучих мате риалов . Известно устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержащее емкостный датчик, влюченный в измерительную компенсационную схему. В этом устройстве изменение емкости датчика при заполнении его влажным сыпучим материалом компенсируется управляемой полупроводниковой емкостью и по значению приращения последней судят о влажности сыпучего вещества, помещенного в датчик 11. Однако в устройстве отсутствует контроль и автоматическая коррекция нуля и чувствительности (крутизны преобразования). .Поскольку этот приб перед эксплуатацией градуируется по пробам с известной влажностью, то в процессе эксплуатации из-за дрейфа параметров и естественного старения элементов его градуировка может наРУШИТЙСЯ. Известно также устройство для измерения влажности, сопержащее емкост ны« датчик, подключенный к измерител noi компонсапиониоо схпмп, выполненной в виде двух настроенных в унисон генераторов высокой частоты, подк.точенных через преобразователь к блоку сравнения, выход которого через усилитель связан с подстроечным конденсатором, установленным в колебательном контуре рабочего генератора, каналы коррекции нуля и чувствительности, выполнены в виде преобразователя положения ротора подстроечного конденсатора в электрический сигнал, выход которого подключен через блок сравнения, ключи, управляемые логической схемой, и два усилителя к приводам дополнительных подстроечных конденсаторов, один из которых установлен в колебательном контуре рабочего генератора, а другой Сдо включен последовательно с ротором основного подстроечного кондесатора С„. Сущность коррекции сводится к проверке показаний влагомера по некоторым эквивалентам влажности в выбранных точках шкалы (при W О и W Wg) иизменению градуировки прибора, если показания отличаются от нормы. При автоматической коррекции нуля подстраивается частота рабочего генератора по частоте гетеродина, а при коррекции чувствительности изменяется значение удельной емкости рабочего конденсатора, приходящееся на одно деление шкалы, т.е. изменяется коэффициент преобразования емкость - угол поворота шкальт 2 , Устройство имеет недостатки, огра (Ничивающие его точность и надежность 1это снижает оперативность юстировки и приводит к снижению точности при достаточно быстром дрейфе параметров Каналы автоматической коррекции нуля и чувствительности выполнены с применением электромеханических устройс (воздушные конденсаторы) с редукторами замедления, электродвигателями с усилителями, что также снижает оперативность юстировки и точность измерения. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что в устройстве для измерения влажности, содержащем датчик, подключенный к измерительному компенсационному блоку, каналы коррекции нуля и чувствигельности, блок управления и блок лндикации, каналы коррекции нуля и чувствительности выполнены в виде преобразователя емкость-частота, двух реверсивных счетчиков, управля емого делителя частоты, делителя и регистра, причем, вход преобразователя емкость-частота подключен к выходу измерительного компенсационного блока, а выход через управляемы делитель частоты и первый реверсивн счетчик соединен с блоком индикации а через последовательно соединенные делитель, ключ и второй реверсивный счетчик- с управляющим входом делит ля частоты, при этом регистр соединен с установочными входами первого реверсивного счетчика и его вы ходом, а управляющие входы регистра реверсивных счетчиков и ключа входь соединены с соответствующими выхода ми блока управления. . На чертеже представлена блок-схе устройства. Устройство включает магазин 1 ём костей с конденсаторами 2-4, которы могут быть подключены на вход измерительного компенсационного блока 5 через соответствующие ключи 6-8 (2-емкость датчика, 3-емкость, эквивалентная определенной точке шкалы влагомера). Ко входу компенсационного блока 5 постоянно подключен управляющий полупроводниковый конденсатор 9. Ключи 6-8 управляются командами из блока управления (на чертеже не показан), а конденсатор 9 управляется с выхода компенсационного блока 5. Одновременно к выходу компенсационного блока 5 под ключена управляемая полупроводниковая емкость 10 преобразователя II емкость - частота. Выход преобразователя 11 емкость - частота связан с входом управляемого делителя 12, выход которого подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика 13. Выходной код счетчика 13 . поступает на блок 14 цифровой индикации и через регистр 15 в ycTaHOBo fные входы реверсивного счетчика 13. Кроме того, выход преобразователя 11 емкость - частота подключен через делитель 16 и ключ 17 к счетному, входу второго реверсивного счетчика 18, разрядные выходы которого соединены с управляющими выходами управляемого делителя-12. Конденсатор 2 предназначен для связи электрической измерительной схемы с исследуемым веществом и выполняет роль первичного измерительного преобразователя (датчика). Конденсатор 3 при включении на вход измерительного компенсационного блока 5 вместо конденсатора 2 датчика является эквивалентом определенного значения влажности (W Wg). Конденсатор 4 при включении на вход блока 5 вместо емкости 2 датчика является эквивалентом емкости датчика, заполненного сухим веществом (W 0%). Управляемый полупроводниковый конденсатор 9 предназначен для компенсаций .изменений емкости датчика так, что с помощью компенсационного блока 5 всегда сохраняется равенство Cfl + CK const .(или лСд CK) . Управляемый конденсатор 10 преобразователя емкость-частота также связан с выходом блока 5 и подобран так, что он изменяется пропорционально. Преобразователь 11 емкость - частота предназначен для преобразования текущего значения изменения емкости в частоту f и является связующим звеном между аналоговой и цифровой (дискретной) частями устройства. Если коэффициент преобразования изменения емкости ячейки от влажности в частоту обозначить через на выходе преобразователя 11 будет f ЗдСс( SW. .Первый реверсивный счетчик 13 служит для выполнения операции коррекции нуля при проведении рабочих измерений влажности. Второй реверсивный счетчик 18 служит для получения и хранения кода,пропорционального значению крутизны S зависимости частоты преобразователя емкость частота от влажности. С помощью управляемого делителя 12 частоты осуществляется операция деления сигнала преобразов.ателя емкость - частота на код, пропорциональный S. Неуправляемый делитель 16 служит для масштабирования характеристики всего устройства в целом. Регистр 15 служит для хранения значения кода коррекции нуля и перезаписи его в iiepujjii реверсивный счетчик 13 при раГю-чих измерениях влажности. Устройство работает следующим образом. Перед началом цикла измерения влаж ности выполняются две юстировочные операции; установка нуля и юстировка чувствительности. При проведении юстировки чувствительности на вход компенсационного блока 5 подключается конденсатор 4, Счетчик 18 устанавливается ноль,а на его вход режима подается сигнал, соответствующий работе этого счетчика на вычитание. Замыкается ключ 17 и импульсом генератора времени счета ( в блоке управления), поступающим на вход разрешения счета, счетчик 18 переводится в состояние коэффициент пересчета делителя 16; сч длительность импульса с бло ка управления. Затем к компенсационному блоку 5 подключается емкость 3, соответству щая эквивалентной влажности W, на вход режима счетчика 18 подается сигнал, соответствующий работе счет чика на суммирование, и импульсом Т(ц счетчик 18 переводится в состоя ние М -4 ( )Тсм fpTcM.SWsTcH а К К к . Таким образом, на этапе юстировки чувствительности- в счетчике 18 запи вается число, прямо пропорциональное крутизне преобразования влажности в частоту (S), значению Wg и времени счета . После этого ключ 17 размыкается и счетчик 18 хранит установ ленное состояние до следующего юстировочного цикла. Выходным кодом счетчика 18 устанавливается коэффици ент пересчета управляемого делителя 12, равным SWo-T. V М - N 2 На этапе юстировки нуля к измерительному компенсационному блоку 2 подключается снова конденсатор 4, соответствующий эквивалентной, емкост датчика с сухим веществом. Счетчик 13 и регистр 15 устанавливаются в ну левые состояния, На вход режима счет чика 13 подается сигнал, соответству щий работе этого счетчика на вычитание и импульсом поступающим на вход разрешения счета, счетчик 13 пе реводится в состояние . оЧпр Выходное код счетчика 13 записываетс в регистр 15 и хранится в нем до Следующего цикла юстировки. После выполнения описанных опе заций устрой ство готово для выполнения рабочи.х изменений влажности. При выполнении измерений влажности устройство работает следующим образом. Перед началом цикла измерения до прихода импульса Т. с генератора времени счета счетчик 13 по установочным входам, подключенным к регистру 15, устанавливается в состояние М - . К При помещении пробы влажности вещества в датчик на выходе преобразователя 11 емкость - частота имеем частоту f. fg + SW и после прихода на вход разрешения счета счетчика 13 импульса счетчик 13 перейдет в состояние, р- ()T SpK f, ь ,. V V/ -т- . 5 NX/3 -Тсч ЦПР SW SWg (/ fo J. - f „ - Тг V - VJg SNWe которое идентифицировано блоком 14 индикации. Таким образом, при рабочих измерениях влажности состояние счетчика 13 не зависит ни от f, ни от крутизны S и ни от TC, , а определяется лишь значением, коэффициента пересчета делителя 16 и значением W, .5. Если выбрать коэффициент пересчета делителя равным К mW, где m - масштабный множитель, то состояние счетчика 13 при рабочих измерениях равно W Р К mW, т,е. определяется лишь выбранным значением масштабного множителя m (обы:чно 10 или 100) и значением измеряемой влажности. Периодичность проведения операций юстировки зависит от скорости дрейфа f, S и и задаете по наиболее быстро дрейфующей из них. Формула изобретения Устройство для измерения влажности, содержащее емкостный датчик, подключенный к- измерительному компенсационному блоку, каналы коррекции нуля и чувствительности, блок управления, блок индикации и ключи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, каналы коррекции нуля и чувствительности выполнены в виде преобразователя емкость-частота, двух реверсивных счетчиков, управляемого делителя частоты, делителя и регистра, причем, вход реобразователя емкость-частота подключен к выходу измерительного компенсационного блока, а выход через управляемый делитель частоты и первый реверсивный счетчик соединен с блоком индикации, а через последовательно соединенные делитель, ключ и второй реверсивный счетчик .-

с управляющим входом делителя частоты, при этом регистр соединен с установочными входами первого реверсивного счетчика и его выходом, а управляющие входы регистра, реверсивных счетчиков и ключа соединены с соответствующими выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 529407, кл. G 01 N 27/22, 1973

2,Авторское свидетельство СССР 352205, кл. G 01 N 27/22, 1970 (прототип).