Емкостной влагомер Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

(54) ЕМКОСТНЫЙ ВЛАГОМЕР

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к емкостным, влагомерам сыпучих материалов с универсальной шкалой, например, для различных культур и сортов зерна.

Известен емкостный влагомер 1, содержащий генератор высокой частоты, измерительную цепь, первичный емкостный преобразователь, модулятор, амплитудный детектор, усилитель, индикатор и балансирующий орган. Однако он не обеспечивает достаточной точности измерения.

Ближайщим техническим решением к изобретению является емкостный влагомер 2, содержащий генератор высокой частоты, мостовую цепь, усилитель, амплитудный детектор, индикатор, входной трансформатор и цепь термокомпенсации, состоящую из термочувствительного моста, питаемого от вторичной обмотки входного трансформатора через профильный потенциометр, ось которого связана с осью измерительного конденсатора и реверсивного двигателя.

Однако в таком влагомере входное напряжение термочувствительного моста суммируется с информативным сигналом после

его детектирования, т. е. температурная поправка осуществляется на частоте модуляции, что приводит к погрешности, так как ТКЕ анализируемого материала определяется не только влажностью, но и частотой; питание термостата в цепи термокомпенсации осуществляется от вторичной обмотки входного трансформатора и изменение напряжения питания сказывается на величине поправки; в качестве элемента обеспечивающего питание термостата в зависимости

10 от влажности использован потенциометр, профиль которого определяется электрофизическими свойствами анализируемого вещества в диапазоне влажности и поэтому он не может быть использован во влаго15 метрах с универсальной шкалой.

Целью изобретения является повышение точности и метрологической надежности измерения влажности зерна.

Поставленная цель достигается тем, что в емкостном влагомере с универсальной

20 шкалой, содержащем генератор высокой частоты, измерительный контур с параметрической модуляцией, параллельно которому подключен первичный емкостный преобразователь и цепь последовательно соединенных конденсатора и варикапа, модулятор амплитудный детектор, усилитель, индикатор, балансирующий орган, узел цифропечати ч термомост, последовательно с выходом термомоста и параллельно его входу включены резисторы. Резистор термочувствительного делителя через резистор, а термостат через делитель, состоящий из последовательно соединенных линейного кругового потенциометра и резистора, соединены с индивидуальными источниками стабиЛизированного постоянного напряжения. Выход термочувствительного делителя через фильтр соединен с варикапом измерительного колебательного контура.

На чертеже представлена структурная схема емкостного влагомера.

Он содержит генератор 1 высокой частоты, измерительный колебательный контур 2, включающий уравновещивающий конденсатор 3 со сменными статорными пластинами (сортовыми корректирующими карточками, профиль которых определяется электрофизическими свойствами культуры зерна во влажностном диапазоне), параллельно которому подключены первичный емкостный преобразователь 4 и цепь последовательно соединенных варикапа 5 и конденсатора 6. Влагомер содержит модулятор 7, фильтр 8, амплитудный детектор 9, усилитель 10, реверсивный двигатель 11, цепь термокомпенсации, включающую термомост 12 с терморезисторами 13,14, резистор 15, дополнительный резистор 16, резистор 17, щунтирующий вход термомоста и обеспечивающий преобразование сигнала влажности в сигнал о влагосодержании, дополнительный делитель состоящий из резистора 18 и линейного кругового потенциометра 19,стабилизированные источники питания постоянного тока 20, 21, барабанную щкалу 22, узел цифропечати 23. Оси реверсивного двигателя 11, конденсатора 3, потенциометра 19, барабанной щкалы 22 и цифропечатающего барабана кинематически соединены.

Влагомер работает следующим образом.

С генератора 1 напряжение с частотой 10 мГц поступает на измерительный контур 2 с параметрической модуляцией, осуществляемой модулятором 7. При отсутствии материала в преобразователе 4 измерительный контур 2 и термомост 12 уравновещены, а барабанная шкала 22 и цифропечатающий барабан узла цифропечати 23 находятся на нуле при установленной сортовой корректирующей карточке (сменной статорной пластине конденсатора 3).

При засыпке в преобразователь 4 навески зерна культуры, соответствующей установленной сортовой корректирующей карточке с нормальной температурой, происходит разбаланс измерительного контура 2. На его выходе появляются импульсы информативного сигнала, частота которого равна частоте модуляции, а амплитуда пропорциональна влажности. Затем сигнал поступает на детектор 9, усилитель.10 и управляющую обмотку двигателя 11, который,

срабатывая, уменьшает емкость конденсатора 3 на соответствующую величину и приводит контур 2 в состояние равновесия, а щкалу 22 и цифропечат ающий барабан узла цифропечати 23 к соответствующему показанию. Смещение, подаваемое через фильтр

8, на варикап 5, а следовательно, и емкость варикапа при этом не изменяются.

С изменением температуры навески зерна выше нормальной, уменьшается сопротивление контактирующих с материалом тер морезисторов 13, 14. Происходит разбаланс термомоста 12, питаемого от источника постоянного тока 20 через делитель 18, 19.

Так как оси потенциометра 19, двигателя И, конденсатора 3, барабанной щкалы 22 и цифропечатающего барабана узла цифропечати 23 кинематически соединены, показания барабанной щкалы 22, цифропечатающего барабану и напряжение на дополнительном делителе изменяются соответственно измеряемой влажности.

Изменение емкости первичного преобразователя, заполненного навеской влажного зерна, связано линейной зависимостью с изменением температуры зерна, и нелинейной с изменением его влажности. Поэтому для обеспечения линейной зависимости поправки по температуре и диапазоне измеряемой влажности, напряжение, поступающее на вход термомоста 12 с дополнительного делителя и изменяющееся в зависимости от влажности анализируемой среды, преобразовано в напряжение, изменяющееся в зависимости от влагосодержания, посредством шунтирования входа термомоста 12 резистором 17.

Смещение, поступающее на варикап с 0 термочувствительного делителя, равно сумме напряжений на резисторе 15, питаемом через резистор 16 от источника питания постоянного тока 21, и на выходе термомоста 12, т. е. коррекции по температуре осуществляется уменьшением емкости вариз капа 5, и соответственно выходного сигнала. При снижении температуры анализируемой навески ниже нормальной, смещение, подаваемое на варикап 5, равно разности напряжений на резисторе 15 и выходе термомоста 12, т. е. коррекция осуществляется путем увеличения емкости варикапа и выходного сигнала на соответствующую величину. Использование в качестве элемента, передающего влажностное состояние анализируемого материала на термомост 12, 5 стандартного линейного кругового потенциометров 19 и сортовых корректирующих карточек (сменных статорных пластин уравновешивающего конденсатора 3, профиль кото