Емкостный датчик Советский патент 1982 года по МПК G01N27/22 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использо.вано для измерения параметров дисперсных материалов, например массовой концентрации аэрозолей, которые образуются при пневматическом транспорте сыпучих и порошкообразных материалов по трубопроводам.

Известны датчики контроля массовой концентрации аэрозолей, в которых электроды укреплены с нарухшой стороны диэлектрических втулок 1.

Однако известные датчики недостаточно точны в измерении.

Наиболее близким к изобретению является датчик, содержащий потенциальные и нулевые электроды, укрепленные на втулке из диэлектрического материала, размещенные в металлическом экране и образующие рабочий конденсатор 2.

Исключение температурной погрешности достигается выбором материалов.. Одна« о требование малых потерь и

стабильности электрических свойств диэлектрика приводит к необходимости использования материалов с высоким температурным коэффициентом расширения (например, фторопласт). При этом основная составляющая температурной погрешности связана с изменением размеров диэлектрической втулки.

Целью изобретения является повышение точности путем компенсации

10 влияния изменения геометрических параметров диэлектрической втулки при изменении температуры датчика.

Цель достигается тем, что датчик снабмен компенсационным электродом,

15 выполненным в виде пластины, установленной на крепящем кольце из материала втулки, расположенной поверх потенциальных и нулевых электродов дат2Q чика и размещенной таким образом, что между пластиной и одним из потенциальных электродов образуется конденсатор сравнения с диэлектриком из тела крепящего кольца, который включа397 .ется в смежное с рабочим конденсатором плечо моста, причем отношение 1площздей компенсационного и потенциального электродов составляет не менее 0,01 при отношении толщины крепящего кольца к наружному диаметру втул ки не более 2, Датчик представляет собой диэлектрическую втулку 1, на которой укреплены потенциальные электроды 2 и нулевые электроды 3. Потенциальные и нулевые электроды представляют собой цилиндрическую поверхность, разделенную зазорами, пересекающими эту поЕзерхность по винтовой линии. Нулевые элект- : роды выведены под кольцевые ограничители краевого эффекта k, Электроды датчика крепятся на втул ке с помощью крепящих колец 5 и 6. Эти кольца выполнены из того же материала, что и втулка. В одном из колец (6 ) выполнен паз 7 для установки компенсационного электрода в виде пластины, (омпенсационный электрод 8 расположен над одним из потенциальных электродов и образует с ним конденсатор сравнения. Диэлектриком этого конденсатора тело крепящего кольца 6. Диэлектрик заполняет конденсатор сравнения на 100. f(oндeнcaтop сравнения и рабочий конденсатор, через который перемещается диспергированный материал, включены так, что образуют смежные плечи моста. Соотношение их начальных емкостей определяет соотношение двух других плеч моста. При пустом трубопроводе сигнал на выходе моста равен нулю. Условием исключения температурной погрешности является синфазное измене ние емкостей компенсационного и рабочего конденсаторов при изменении тем пературы датчика. Установлено, что при изменении температуры превалирующим фактором, влияющим на точность измерения, является эффект изменения диаметра втулки. При нагреве датчика расширяющие усилия во фторопласте приводят к значительному уменьшению емкости рабочего конденсатора за счет увеличения зазоров между электродами. Растирение материала электродов не компен сирует полностью температурного изме нения емкости рабочего конденсатора. Одновременно происходит уменьшение емкости конденсатора сравнения из-за увеличения расстояния между электродом сравнения О и потенциальным электродом. При уменьшении температуры происходит одновременное увеличение емкостей рабочего конденсатора и конденсатора сравнения. Отношение плсицадей компенсационного и потенциального электродов составляет, не менее 0,01 при отношении толщины крепящего кольца 6 к наружному ДИаметру втулки 1 не более 2 в зависимости от температурного коэффициента диэлектрической проницаемости втулки 1. Сиедение электрода сравнения, установленного в крепящем кольце из ма.териала втулки, позволяет снизить not грешность преобразования массовой концентрации аэрозоли в емкость при изменении температуры датчика от до бП°С не менее, чем в | раза. Это .значительно расширяет возможности ис юльзования емкостных датчиков конт-, роля параметров измельченных материалов, в частности массовой-концентрации аэрозолей, при их перемещении по трубопроводам в условиях производ1ства, формула изобретения Емкостный датчик, содержащий потенциальные и нулевые электроды, укрепленные на втулке из диэлектрического материала, размещенные в металлическом экране и образующие рабочий конденсатор, о т::л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем компенсации влияния изменения геометрических параметров яиэлектрической отулки при изменении температуры датчика, он снабжен компенсационным электродо, выполненным в виде пластины, установленной на кре,пящем кольце из материала втулки, расположенной поверх потенциальных И нулевых электродов датчика и размещенной таким образом, что пластина и один из потенциальных электродов образуют конденсатор сравнения, причем отношение площадей компенсационного и потенциального электродов составляет не менее 0,01 при отношен толщины крепящего кольца диаметру втулки не более Источники информ принятые во внимание при к наружному 2. ации, экспертизе ,6 1,Авторскоесвидетельство СССР № i«9B5+i, )ш. Г,01 N 27/22, 1973. 2,Авторскоесвидетельство СССР f 5233«П, кл. Г.01 N 27/22, 197 (прототип).