Емкостной преобразователь влажностипОчВы Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

(54) ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

,1 Изобретение относится к измеритёль ной .технике, а именно к измерител;ям влажности дисперсных материалов и Е том числе почвы, электрическими методами и может найти применение во всех областях народного хозяйства. Известны устройства для измерения влажности, содержащие емкостной датчик и схему-измерения емкости Основным недостатком известных устройств является то, чтр рнй непригодны для измерения влажности -дисперсных материалов, в частности, почвы, добротность которых при измерении влажности меняется в широких пределах и может принимать значение меньше единицы. Известно устройство для измерения влажности, в котором реактивный компенсирующий элемент включен в частотно-задающую цепь генератора 2. Это устройство обладает тем недостатком, что при изменении вл 1жности дисперсных материалов, диэлектрическая проницаемость которых зависит от частоты, изменение частоты генератора от влажности приводит к дополнительному изменению-дизлектршческой проницаемости контролируемого материала, и, соответственно, к снижению точности измерений. Ближайшим к изобретению является емкостной преобразователь, содержащий кварцевый автогенератор, подключенный к измерительному резонансному контуру с емкостным датчиком, модулирующий и компенсируюпщй элементы, электрически связанные с амплитудным детектором и модулятором f3. Недостаток известного преобразователя заключается в наличии электромеханических систем балансировки и их ручной настройке, что затрудняет его применение в автоматических системах управления. С другой стороны, при измерении влажности материалов с широким диапазоном измерения добротности (в частности почвы) чувстви3тельыость измерительной схемы является низкой при больших влажностях (малых добротностях). Визуальная балансировка схемь в этом случае по индикатору сравнения может привести к дополнительным погрешностям измерения. Цель изобретения- повьш1ение точности измерения. Для этого в известный преобразователь, содержащий кварцевый автогенератор, подключенный к измерител ному резонансному контуру с емкостным датчиком, модулирующий и компен сирующий элементы, электрически свя занные с амплитудным детектором и модулятором, введены ключевая схема выполненная на операционном усилите ле, схема совпадения и интегратор, причем детектор подключен к входу ключевой схемы, а ее выход и выход модулятора - к двум входам схемы совпадения, выход которой соединен с интегратором, подключенным к изме рительному резонансному контуру. На чертеже изображена схема пред лагаемого преобразователя влажности Схема содержит сварцевый автогенератор 1, измерительный резонанс ный контур 2 с модулирующим и компенсирующим элементами, амплитудный детектор 3, ключевую схему 4, схему 5 совпадения, интегратор 6, модуляг тор 7. Преобразователь работает следзаощим образом. Высокочастотное напряжение с ква цевого автогенератора 1 поступает на измерительный резонансный контур 2, в который включены емкостной дат чик , а также модулирующий и компенсирующий элементы (варикапы). На модулирующий элемент подается импул сное напряжение модулятора 6, например мультивибратора, собранного на схеме К1ЛБ553. При равенстве реактивных проводимостей измерительного контура высокоча:стотное напряжение, снимаемое с него, немодулировано и сигнал на выходе амплитудного детектора 3 равен нулю. При изменении влажности емкостная составляющая полной проводимости датчика изменяется, равно весие схемы нарущается и на выходе детектора появляется импульсное нап жение фазы, соответствующей изменен влажности. Это напряжение подается на вход ключевой схемы 7, выпол1ненной., например на операционном усилителе . Ключевая схема формирует двухполярное импульсное напряжение, которое подается на один вход схемы 5 совпадения, ко второму входу схемы совпадения подключен модулятор 7. При совпадении фаз входных сигналов на входе схемы совпадения формируется импульсное напряжение, при несовпадении - постоянный положительный уровень. Сигнал схемы совпадения поступает на вход интегратора 6, причем при увеличении емкости датчика (увеличение влажности) на вход интегратора подается постоянный положительный уровень и напряжение на его выходе растет. Это напряжени-е прикладывается к компенсирующему элементу, его емкость уменьшается до величины, соответствующей равновесию схемы. При уменьшении емкости датчика (уменьшение влажности) на вход интегратора поступает разнополярное импульсное напряжение, его выходной потенциал уменьшается, емкость компенсирующего элемента увеличивается до величины, соответствующей равновесию схемы. Таким образом, схема всегда находится в режиме динамического равновесия, а выходное напряжение интегратора служит мерой истинной емкости датчика и, соответственно, измеряемой влажности. Предлагаемый емкостной преобразователь позволяет исключить влияние субъективных факторов на процессе измерения и тем самым повысить точность измерений. Формула изобретения Емкостной преобразователь влажности почвы, содержащий кварцевый автогенератор, подключенный к изме рительному резонансному контуру с емкостным датчиком, модулирующий и компенсирующий элементы, электрически связанные с амплитудным детектором и модулятором, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введена ключевая схема, выполненная на операционном усилителе, схема совпадения и интегратор, причем детектор подключен к входу ключевой схемы, а ее выход и выход, модулятора - к двум входам схемы совпадения. 5 выход которой соединен с интегратором, подключенным к измерительному резонансному контуру. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 156719 кп. G 01 N 27/22, 1962. 1 2. Авторское свидетельство СССР № 529407, кл. G 01 N 27/22, 1972. 3. Бородин И.Ф. Портативный электровлагомер для защищенного грунта. Техника в сельском хозяйстве. 1974, № 7, с. 61(прототип).