Влагомер сыпучих материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин электрическими методами и предназначено для измерения влажности сыпучих материалов и сельскохозяйственных продуктов, например зерна, почвы травяной муки. Влагомер может быть использован для оснащения производственных сельскохозяйственных предприятий, пунктов приемки зерна и дру гих организаций в различных отраслях народного хозяйства. Известен влагомер, содержащий емкостной датчик, включенный нагрузочный контур измерительного автогенератора D} . Недостатков такого влагомера явля ется низкая достоверность и точность лзмедэений, вследствие того,что при оольших активных потерях в исследуемом материале автогбнераторные схемы стано вятся неработоспособными. Кроме того, в этих влагомерах не учтено влия ние температуры на электрические свойства измеряемых продктов. Известно устройство, которое содержи.т емкостной первичньй преобразователь-бункер,, включенный в измерительный генератор, состоящий из широкополосного усилителя, измерительного контура и усилителя обратной связи. Выход измерительного генератора соединен с первым входом пересчетного блока. Выход пересчетного блока соединен с индикаторным устройством. Второй вход пересчетного блока соединен с генераторомсинхронизатором. Последовательно соединенные терморезистор, преобразователь сопротивление-напряжение, преобразователь напряжение-интервал времени подключены к третьему входу пересчетного блока. Четвертый вход пересчетного блока соединен с управляющим устройством, которое состоит из весового включающего устройства и блока выдержки временииГ2 1. Недостатком известного устройств .является то, что оно не обеспечивае необходимой точности и достоверности измерений влажности, так как пок зания зависят не только от диэлектр ческой проницаемости (реактивной проводимости} контролируемого проду та, определяемой в основном влажнос тью, но и от активной проводимости. Активная проводимость в свою очеред зависит от сорта, района и условий произрастания. Цел изобретения - повышение точ ности и достоверности измерений. Указанная цель достигается тем, что во влагомер сыпучих материалов, содержащий емкостный первичный преобразователь-бункер, включенный в измерительный генератор, состоя.щий из широкополосного усилителя, измерительного контура и усилителя обратной связи,, выход которого соединен с первым входом пересчетного блока, и индикаторное устройство, подключенное к выходу пересчетного блока, со вторым входом которого соединен генератор-синхронизатор; последовательно соединенные терморезистор, преобразователь сопротивление-напряжение, преобразователь н пряжение-интервал времени подсоединены к третьему входу пересчетного блока, к четвертому входу которого подключено управляющее устройство, состоящее из весового включающего устройства и блока выдержки времени, дополнительно введены пиковый детектор, сумматор и формирователь передато 1ной характеристики, причем выход первичного преобразователя соединен со входом измерительного генератора через формирователь пере даточной характеристики, пиковый де тектор включен между выходом усилителя обратной связи и первым входом сумматора, ко второму входу которог подключен выход преобразователя сопротивление-напряжение, а выход сумматора подключен ко входу преобразователя напряжение-интервал времени. В качестве формирователя передат ной характеристики использован конденсатор, емкость которого соизмери ма с емкостью первичного преобразователя при максимальной влажности п дукта, а емкость измерительного кон тура одного порядка с начальной емкостью первичного преобразователя. Кроме того, выход усилителя обратной связи соединен с управляющим входом -формирователя передаточной характеристики. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит емкостньй первичный преобразователь-бункер (ЕПП) 1, формирователь 2 передаточной характеристики, измерительный генератор 3, состоящий из измерительного контура 4, широкополосного усилителя 5, усилителя 6 обратной связи, пиковый Детектор 7, сумматор 8, терморезистор 9, блок 10 преобразования сопротивление-напряжение, блок 11 преобразования напряжение-интервал времени, генератор-синхронизатор 12, пересчетньй блок 13, управляющее устройство 14, индикаторное устройство 15. Предлагаемый влагомер работает следующим образом. При загрузке в бункер (ЕПП)1 влажного продукта весовое включающее устройство, входящее в состав управляющего устройства 14, включает питание влагомера. Измерительный генератор 3 вырабатывает высокочастотное напряжение, частота и амплитуда которого определяются дйзлектрической проницаемостью и тангенсом угла диэлектрических потерь соответственно. Амплитуда напряжения генератор 3 преобразуется пиковым детектором 7 в постоянное напряжение, а частота генератора 3 поступает на пересчетный блок13. . Детектор 7 и пересчетный блок преобразуют разные физические величины (напряжение обратной связи и его частоту) , поэтому информативность изме-рительного преобразования в выборной схеме измерения повышаются. Характерной особенностью влажных материаов является существенная зависиость и tg, а следовательно, и зависящих от них параметров заполенного ЕПП - активного сопротивлеия R и емкости С от неинформативых воздействий (химико-биологичесих и энергетических). Кроме того, реобразование влажность частота ущественно нелинейно и неинварианто по неинформативным параметрам. ля линеаризации этого преобразоваия между ЕПП и входом измерительного генератора введен формирователь передаточной характеристики. При использовании передаточного звена реактивного характера функцию преобразования .влажность-частота можно кррректировдть, повьшая линейность этого преобразования. Максимальное влия-ние этого передаточного звена достигается при выполнении приближенного равенства реактивных проводимост.ей преобразователя с образцом и передаточного звена. Таким образом, передаточное сопротивление формирователя передаточной, характеристики должно быть преимущественно реактивным и соизмеримым с сопротивлением заполненного ЕШ. В простейшем случае в качестве этого звена можно использовать котаденсатор, емкость которого соизмерима с емкостью первичного преобразователя при максималной влажности продукта. Кроме того., емкость измерительного контура берут одного порядка с начальной емкостью первичного преобразователя.

Для регулирования функции преобразования при изменении вида измеряемого влажного продукта передаточное сопротивление блока 2 целесообразно изменять. С этой целью постоянная составляющая напряжения обратной связи, снимаемого с выхода блока 5, вводится на управляющий вход формирователя передаточной характеристики и корректирует функцию преобразования.

Второй канал измерения состоит из 11ИКОВОГО детектора 7, сумматора 8 и преобразователя 1, напряжениеинтервал времени и предназначен для контроля величины активного сопротивления измеряемого образца и автоматического введения поправки на активную проводимость непосредственно в пересчетное устройство 13. Напряжение обратной связи, пропорцио-г нальное активному сопротивлению заполненного преобарзователя, детектируется пиковым детектором 7, интегрирующим огибающую этого напряжения. Напряжение, пропорциональное активному сопротивленю заполненного прёобразователя, суммируется в блоке 8 с напряжением термопоправки, сформированным блоками 9 и 10, затем преобразуется в интервал времени и вводится на пересчетный блок, автоматически корректируя показания прибора.

Введение новьпс элементов (пикового детектора, сумматора, формирователя передаточной характеристики) позволяет повысить точность и достоверность измерений по сравнению с известными устройствами. С этой же целью емкость измерительного контура выбирается одного порядку с емкостью пустого преобразователя, что,

кроме того, повышает крутизну преоб-, разования.

Формула изобретения

1. Влагомер сыпучих материалов, содержащий емкостной первичный пр.еобразователь-бункер, включенный в измерительный генератор, состоящий

из широкополосного усилителя, измерительного контура и усилителя обратной связи, выход которого соединен с первым входом пересчетного блока, и индикаторное устройство,

подключенное к выходу пересчетного блока, со вторым входом которого соединен генератор-синхронизатор; последовательно соединенные термо- резистор, преобразователь сопротивление-напряжение, преобарзователь напряжение-интервал времени подсоединены к третьему входу пересчетного блока, к четвертому входу которого подключено управляющее устройство,;

состоящее из весового включающего

устройства и блока выдержки времени, . отличающий с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, дополнительно

введены пиковый детектор, сумматор и формирователь передаточной хаг рактеристики, причем выход первичного преобразователя соединен со входом измерительного генератора через формирователь передаточной характеристики, пиковый детектор включен между выходом усилителя обратной связи и первым входом сумматора, ко второму входу которого подключен выход преобразователя сопротивление-напряжение, а выход сумматора подключен.ко входу преобразователя на-пряженнеинтервал времени.

2. Влагомер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве формирователя передаточной характеристики использован конденсатор, емкость которого соизмерима с емкостью 8 первичного преобразователя при максимальной влажности продукта, а емкость измерительного контура одного порядка с начальной емкостью первичного преобразователя. 3. Влагомер по п. 1, отличающийся тем, что выход усилителя обратной связи соединен с уп4равляющим входом формирователя передаточной характеристики. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 156719, кл, G 01 N 27/22, 1965, 2.Патент США № 3794911, кл. 324-61, 1974(прототип).