Устройство для измерения влажности Советский патент 1982 года по МПК G01N27/22 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

I

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к автоматическим измерителям влажности различных сред с большой и переменной электропроводностью.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения влажности.

По основному авт.СБ. W 822082 известно устройство для измерения влажности, содержащее измерительный контур, состоящий из катушки индуктивности L, емкостного датчика Сп, модулирующей емкости Сц и компенсирующей емкости Ср|, одним входом через элемент связи Zj., соединенный с генератором ВЧ-напряжения, другим входом - с модулятором, а выходом - с демодулятором и амплитудным детектором, выход которого соединен с первым входом функционального преобразователя. Умножитель первым входом соединен с выходом функционального преобразователя, вторым входом - с выХОДОМ демодулятора, а выходом - с входом фазочувствительного усилителя, выход которого управляет компенсирующим конденсатором til.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, которая зависит от изменения крутизны статистической характеристики колебательного контура при перестройке полупроводниковой емкости.

10

Цель изобретения - повышение точности измерения влажности и увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения влаж15ности, содержащее измерительный контур, состоящий из катушки индуктивности, емкостного датчика, модулирующей емкости и компенсирующей емкости , одним входом соединенный через элемент связи с генератором высокочастотного напряжения, другим входом - с модулятором, а выходом - с демодулятором и амплитудным детектором, 39 выход которого соединен с первым вхо,С|Ом функционального преобразовате ля, умножитель, первым.входом соединенный с выходом функционального пре образователя, вторым входом с выходо демодулятора, а выходом со входом фазочувствительного усилителя, выход которого соединен с компенсирующим конденсатором, дополнительно введены операционный усилитель, второй умнойитель и два резистора,® причем и вертирующий вход операционного усили тели через первый резистор соединен с выходом фазочувствительного усилителя и с третьим входом первого умножителя, через второй резистор с выходом второго умножителя, а выход операционного усилителя соединен с входами второго умножителя и с вторым входом функционального преобразователя, На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства для измерения влажности. Устройство содержит измерительный контур 1, состоящий из катушки индуктивности L, емкостного датчика С к;одупирующей емкости С,., и компенсиру ющей Ср конденсатора одним входом через элемент связи Zj, соединен с генератором 2 высокочастотного напря жения, другим входом с модуляторо. 3 и выходом с демодулятора k и амплитудным детектором 6, выход которого соединен со входом функционального преобразователя 7 . Первый умножитель 5 первым входом соединен с выходом функционального преобразователя 7 вторым входом с выходом демодулято ра 4, а выходом со входом фазочуаствительногоусилителя 8, зыход которо го соединен с компенсирующим конденсатором С|-| и через резистор R с инвертирующим входом операционного уси пителн 9 5ЫХОД которого соединен со вторым входом функционального пре образователя 7 и с входами второго умножителя 10, выход которого через резистор Кг, соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 9 неинвертиру;оц.-1Й вход которого ,:оединен с общей уи1-(ой, Устройство работает следующий образом, о На измерительный контур 1 через элемент связи ZQ поступает зь сокочастотное иапря,кег;ие фиксироаг-зниой частоты reHepc(Top.:3 2 высокочастот ного (--:ния, Модуляция осущест4вляется периодическим изменением емкости блока модулирующих варикапов. Работой модулирующих варикапов управляет модулятор 3- При отсутствии равновесия в системе на измерительном контуре 1 высокочастотное напряжение окажется амплитудно-промодулированным. Низкочастотная сгибающая выделяется демодулятором k и поступает на второй вход первого умножителя 5. Среднее напряжение высокой частоты V, присутствующее на измерительном контуре 1, детектируется амплитудным детектором 6 и поступает на первый вход функционального преобразователя J. Коэффициент передачи функционального преобразователя д Ф.П vJ где V - куб среднего напряжения колебательного контура 1; ; А - напряжение, поступающее на второй вход функционального преобразователя 7 с выхода операционного усилителя 9Сигнал с выхода первого умножителя 5 поступает на фазочувствительный усилитель 8 и затем на компенсирующий :сонденсатор Ср и одновременно на операционный усилитель 9 с умножителем 10 в цепи обратной связи и на третий вход первого умножителя 5. Операционный усилитель 9 с умножителем 10, входы которого объединены, образует схему аналогового извлечения квадратного корня с Л 17, ;Где V - напряжение сигнала, поступающее с выхода фазочувствительного усилителя 8; А - выходное напряжение схемы аналогового извлечения квадратного корня. Напряжение с выхода фазочувствительного усилителя 8 управляет емкостью компенсирующего конденсато-, ра Ср таким образом, что колебательный контур 1 (Оказывается настроенным на частоту высокочастотного генератора 2. При этом общий коэффициент усиления системы автоматической настройки контура в резонанс остается постоянным при изменении измеряемой емкости С g. Таким образом, показано, что измеренйЪ влажности исследуемого ве5щества в предлагаемом устройстве про исходит с максимальной точностью и быстродействием во всем диапазоне изменения влажности исследуемого вещества. Устройство позволяет проводить из мерения влажности различных веществ с максимальной точностью и быстродействием в широком диапазоне измене ния электропроводности и влажности исследуемого вещества. Достоинством устройства является его простота и надежность, обусловленная отсутствием .каких-либо механи ческих узлов. Формула изобретения Устройство для измерения влажности по авт.св. № 822082, отлича 5 ющееся тем, что, с целью повышения точности измерения влажности и повышения быстродействия, в него введены операционный усилитель, второй умножитель и два резистора, причем инвертирующийвход операционного усилителя через первый резистор соединен с выходом фазочувствительного, усилителя и третьим входом первого умножителя, через второй резистор с выходом второго умножителя, а выход операционного усилителя соединен с входами второго умножителя и с вторым входом функционального ripeобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 822082, кл. G 01 R 27/22.