Электрический датчик влажности Советский патент 1982 года по МПК G01N27/22 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к влагометрии, и может быть использовано для измерения диэлектрических параметров материалов в различных отраслях народного хозяйства, например в хлопкоочистительной промышленности, при приемке хлопка-сырца на заготовительных пунктах и на хлопкозаводах.

Известен датчик влажности, подключенный к электронно-измерительному блоку и содержаший два цилиндрических электрода, между которыми расположен исследуемый материал 1.

Однако данный датчик предназначен для измерения влажности исследуемого материала, представляющего собой листовое, ковровое полотно, ленту и т д. и не может быть применен для определения влажности материалов, имеющих другую форму и структуру, например хлопка.

Ближайшим техническим решением к изобретению является электрический датчик влажности, содержащий стержень круглого сечения, заостренный с одного конца и подключенный к электронно-измерительному блоку на поверхности стержня нарезана винтовая канавка, заполненная диэлектриком, посредине канавки нанесена металлическая шина, начало и конец которой являются соответственно, входными и выходными полюсами, вынесенными на разъемы, закрепленные на другом конце стержня 2.

5Однако многократное использование из

BectHoro датчика при различных погодных условиях сопровождается выпадением диэлектрика из винтовой канавки и прогибанием центральной шины, что приводит к сни,Q жению или потере работоспособности датчика. Кроме того, чувствительность датчика к основным диэлектрическим параметрам среды невысока и не позволяет с достаточной для измерений точностью определять влажность исследуемых материалов.

15

Конструктивные особенности известного датчика, а именно ограниченность выбора площади сечения винтовой канавки и площади сечения металлической шины в нем, обуславливают его низкое волновое сопро20тивление, которое дает малые приращения времени задержки и, соответственно, низкую чувствительность, не позволяя производить измерения влажности в широком диапазоне с точностью, достаточной для измерений. Целью изобретения является увеличение чувствительности датчика и повышение его прочности. Цель достигается тем, что в электрическом датчике влажности, содержащем стержень круглого сечения, заостренный с одного конца и подключенный к электронно-измерительному блоку, стержень выполнен из трех симметрично расположенных по его длине металлических шин - одной средней и двух боковых, промежуток между которыми заполнен магнитомягким материалом, изолированным от металлических шин слоем диэлектрика, причем средняя шина в основании конуса имеет отверстие, через которое проходит металлическая шпилька, соединяющая между собой боковые шины. По длине средней шины, в углах по ее сечению расположены буртики. Магнитомягкий материал заполняет промежуток между шинами равномерно и составляет 30-50°/о объема. Диаметр шпильки и диаметр отверстия выбран из условия равенства волновых сопротивлений коаксиального перехода, образованного ими, и двухпроводной линии, образованной одной боковой и средней шинами. На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. Датчик выполнен в виде стержня, заостренного с одного конца (фиг. 1) и содержит три металлические шины, симметрично расположенные по длине, боковые 1 и 2 и среднюю 3 шины. Промежуток между шинами заполнен магнитомягким материалом 4, например ферритом, секционированным по его длине. Магнитомягкий заполнитель 4 изолирован от шин (боковых 1 и 2 и средней 3) слоем диэлектрика 5. Средняя шина 3 в основании конуса имеет отверстие б, через которое проходит металлическая шпилька 7, соединяющая между собой боковые шины 1 и 2. Кроме того, средняя шина имеет бортики 8, расположенные по длине в углах по сечению. Металлические шины 1-3 имеют внешние выводы, соответственно, 9-11 для подключения к электронно-измерительному блоку (не показан). Датчик работает следующим образом. Перед началом измерения датчик посредством внешних выводов 9-11 подключают к электронно-измерительному блоку (не показан) . После этого датчик закладывают в исследуемый на влажность материал и подают на вход датчика (выводы 9-11) электрический импульс, который распространяется по шине 1, с которой электрический импульс через шпильку 7 попадает на шину 2, по которой распространяется до выхода датчика (выводы 10-11). С выхода датчика электрический импульс подается на вход электронно-измерительного блока. , В зависимости от влажности исследуемого материала (от величины диэлектрической проницаемости) изменяются электрические параметры датчика и, соответственно, увеличивается время распространения электрического импульса по металлическим шинам датчика. Это время распространения электрического импульса фиксируется электронноизмерительным блоком, сравнивается с эталонным временем, определяемым конструктивной постоянной датчика и измеряется прирашение времени распространения электрического импульса для данного исследуемого материала. Предложенное конструктивное решение электрического датчика позволяет уменьшить погонную емкость на единицу длины, при этом увеличив отношение емкости рассеяния к погонной емкости; резко увеличить отношение усредненной магнитной проницаемости к диэлектрической проницаемости Я в объеме между металлическими шинами датчика. Благодаря этому возрастает не менее чем в 10 раз волновое сопротивление датчика и, соответственно, возрастает не менее чем в 6-7 раз его чувствительность. Кроме этого, предлагаемое конструктивное выполнение датчика (в виде стержня, состояшего из трех симметрично расположенных по длине металлических шин,промежуток между которыми заполнен магнитомягким материалом, изолированным от шин слоем диэлектрика, а боковые шины соединены между собой с помощью металлической щпильки) повыщает прочность датчика и увеличивает срок его службы. Формула изобретения 1.Электрический датчик влажности, содержащий стержень круглого сечения, заостренный с одного конца и подключенный к электронно-измерительному блоку, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности датчика и повышения его прочности, стержень выполнен из трех симметрично расположенных по его длине металлических шин - одной средней и двух боковых, промежуток между которыми заполнен магнитомягким материалом, изолированным от шин слоем диэлектрика, причем средняя шина в основании конуса имеет отверстие, через которое проходит металлическая шпилька, соединяющая между собой боковые шины. 2.Датчик по п. , отличающийся тем, что средняя шина имеет бортики, расположенные, по длине в углах по сечению. 3.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что промежуток между шинами заполнен магнитомягким материалом равномерно и составляет 30-50 об. %. 3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что диаметр шпильки и диаметр отверстия выб