Влагомер Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

(54) ВЛАГОМЕР

Изобретение относится к влагомет рии и контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле и измерении влажности нефти, нефтяного кокса, водонефтяных эмульсий и других веществ в химичес кой и нефтяной протлылшенности, обла дающих повышенной адгезией. Известен емкостной; влагомер, содержащий генератор высокой частоты, шестиплечевую мостовую схему, усилитель, амплитудный детектор, индикатор и входной трансформатор, причем в компенсационное плечо измерительной мостовой схемы параллельно образцовому конденсатору подключены активное сопротивление и конденсато соединенный последовательно с ключевым триодом, питаемым от вторичной обмотки трансформатора, а втора вторичная оьмотка трансформатора соединена с термостатом через профильный потенциометр, механически связанный с осью измерительного кон денсатора, и выход термостата объед нен с выходом амплитудного детектора l. Недостаток устройства - йизкая точность измерения влажности при загрязнении электродов первичныхизмерительных преобразователей. Наиболее близким по технической суищости к предлагаемому является устройство для измерения влажности, содержащее етикостной первичный преобразователь влажности, основной реверсивный электродвигатель и peVгистрирующий прибор, блок тестовых сигналов, состоящий из последовательно соединенных генератора коротких экспоненциальных импульсов, управляемого делителя напряжения и усилителя, в обратной связи которого последовательно с сопротивлением включен переменный конденсатор, а также усилитель, во входной цепи которого включен конденсатор, а в обратной связи - преобразователь влажности, четыре компаратора, два одновибратора, электродвигатель, причем блок тестовых сигналов и введенный усилитель соединены ме:|У1У собой последовательно, .зыход усилителя соединен со входами четырех компараторов, а выходы первых двух компараторов через одновибраторы соединены с первым блоком логической обработки сигналов, выходы третьего и четвертого компаратора соединены со вторым

JioKOM логической обработки сигналов, блоки логической обработки имеют объединенные входы, соединенные с выходами генератора экспоненциальных импульсов первого и второго блока логической обработки сигналов, через управляемые ключи соединены с реверсивными электродвигателями, основной реверсивный электродвигатель сйязан с регистрирующим прибором и переменным конденсатором, а дополнительный электродвигатель связан с управляемым делителем напряжения 2, Недостатком указанного устройства являются ограничения в применении его для измерения малых значений влажности из-за трудности получения качественных экспоненциальных импульсов с малыми постоянными времени, кроме того устройство сложно в настройке, необходимо очень точно устанавливать пороговые уровни срабатывания четырех компараторов.

Цель изобретения - расширение пределов измерения устройства при исключении влияния загрязнения (датчиков) первичных измерительных преобразователей на результат измерения, а также упрощение самог-о устройства и его настройки.

Поставленная цель достигается тем, что во влагомер введены управляемый по частоте генератор синусоидального сигнала, фазовращатель, фазовый детектор и указатель максимума, причем выход генератора синусои дального сигнала соединен с первым, входом фазового детектора через усилитель и со вторым входом фазового детектора через фазовращатель, выход фазового детектора соединен с первым входом указателя максимума, а второй вход указателя максимума . соединен п выходом фазовращателя, при этом выход указателя максимума соединен со входом управляемого по частоте генератора синусоидального сигнала, а выход последнего - с регистрирующим прибором.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого влагомера

Влагомер содержит управляемый по частоте генератор 1 синусоидального сигнала, выход которого соединен со входом усилителя 2. Во входной цепи усилителя 2 включен конденсатор 3 (Cj) , а в обратной связи уси- лителя 2 включен первичный измерительный преобразователь .4 влажности (датчик). Схема замещения первичного измерительного преобразователя (датчика) состоит из конденсатора 5 (Cg-), сопротивления 6 (Rx потерь и конденсатора 7 (С), Выход усилителя 2 соединен со входом фазового детектора 8. Второй вход фазового детектора 8 соединен с выходом генератора 1 через фазовращатель 9, а вьлход детектора 8 - с nepBta i входом указателя 10 максимума. Второй вход у, азателя 10 максимума соединен с выходом фазовращателя 9. Выход генератора 1 соединен с измерителем 11 периода колебаний (регистрирующий прибор), а управляющий вход генератора 1 соединен с выходом указателя 10 мачсимума.

Устройство работает следующим образом.

Указатель 10 максимума изменяет частоту генератора 1 до тех пор, пока на выходе усилителя 2 реактивная составляющая сигнала не достигнет максимального значения. Реактивная составляющая сигнала выделяется при помощи фазовращателя 9 и фазово го детектора 8. В момент достижения максимального значения реактивной . составляющей сигнала на выходе усилителя 2 период колебаний генератора 1 пропорционален влажности контролируемого вещества. Период измеряется регистрирующим прибором 11, который может быть проградуирован в единицах влажности контролируемого вещества. Показания прибора 11 в этом случае независят от значения емкости конденсатора 5 и тем самым не зависят от загрязнения чувствительных пластин датчика 4, при этом показания прибора 11 пропорциональны влажности контролируемого материала.

При измерении влажности на переменном токе находят широкое применение приемы измерения, описываемьга схемой замещения датчика 4. В схеме замещения емкость Су конденсатора 7 зависит от диэлектрической проницаемоети материала в первичном измерительном преобразователе (датчике), а сопротивление Rg характеризует диэлектрические потери в датчике. Емкость Cj. конденсатора 5 обусловлена диэлектрическими свойствами стенок сосуда между внешними электродами и контролируемой жидкостью (материалом).. Обычно при измерениях паразитную емкость 5 (05) считают неизменной и определяют влажность по изменяющимся значениям С у и R,. Однако во влагомерах непрерывного действия налипание и загрязнение стенок сосуда (датчика между внешними электродами и контролируемым веществом изменяет емкость С5 конденсатора 5 в больших пределах, в результате возникают значительные относительные погрешности измерения влажности (66 - 94%), Покажем, что влагомер измеряет постоянную времени Т Rjv-X которая однозначно связана с влажностью контролируемого материала, причем на результат измерения не влияет изменяющаяся паразитная емкость Cg конденсатора 5. Запишем передаточную функцию усилителя 2, 5 учитывая, что во входной цепи усилителя включен конденсатор 3 (С), а в обратной связи датчик 4 влажности.

Предлагаемый влагомер обладает большими пределами измерения и большей точностью, чем известные, при измерении влажности веществ, склонных к налипанию.

Формула изобретения

Влагомер, содержащий регистрирую|ций прибор и усилитель, во входной цепи которого включен конденсатор, а в обратной связи - преобразователь влажности, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов измерения при исключении влияния загрязнения чувствительных элементов преобразователя влажности на результат измерения, в него введены управляемый по частоте генератор синусоидального сигнала, фазовращатель, фазовый детектор и указатель маКсиму ма, причем выход генератора синусоидального сигнала соединен с nepatJM входом фазового детектора через усилитель и со вторым взводом фазойогЪ детектора через фазовращатель, йыход фазового детектора соединен с первым входом указателя максимума, а второй вход указателя максимума соединен с выходом фазовращателя, при этсм выход указателя максимума соединен со

О входом управляемого по частоте генератора синусоидального сигнала, а выход которого соединен с регистрирующим прибором.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертиг е

0

кл. G 01 N 27/22, 1979 (прототип).