Устройство для измерения влажности Советский патент 1982 года по МПК G01N27/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ.

1

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться, например при определении влажности материалов в различных отраслях промышленности.

Известно устройство измерения влажности с компенсацией влияния активной проводимости по схеме с автоматическим уравновешиванием на базе способа с параметрической модуляцией. Демодулиро- ванный низкочастотный выходной сигнал контура управляет фазочувствительной следящей системой, приводящей контур в состояние резонанса. Исполнительный электродвигатель следящей системы управляет конденсатором переменной емкости, включенным в контур параллельно емкостному преобразователю l .

К основному недостатку такого уст.ройства относится малое быстродействие из-за наличия в звене обратной связи следящей системы, инерхшонного элемента электродвигателя.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является устройство, содержащее генератор высокой частоты, регистрирующий прибор, направленный от- ветвитель, к дополнительному выходу которого подключена линия связи, нагруженная на емкостный преобразователь 2 .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений при Q наличии проводимости контролируемого материала.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве содержащем генератор высокой частоты, регистрирующий прибор, направленный ответвитель, к дополнительрому выходу которого подключена линия связи, нагруженная на емкостный преоб20разователь, линия связи выполнена в виде длинной линии, а емкостный преобразователь шунтируется комплексным сопротивлением емкостного характера, состоящим КЗ параллельного соединения, активного сопротивления Яь равного волновому сопротивлению р длинной пинии (Ro р и емкости Ср , величину которой опреде. ляют из соотношения kxmgy+p l xvuin-RxwaK. (1) U) - круговая частот.а; - соответственно минимальн и максимальное сопротивление потерь преобраэоват I,ля на заданной частоте; с волновое сопротивление и. . jj линии., Ha чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит длинную линию 1 которая нагружена на емкостный преобразователь 2, который шунтирован комп- лексным сопротивлением емкостного характера, состоящим из активного сопротивления 3 и емкости 4. Длинная линия с перечисленными выше элементами на конц подключена к дополнительному выходу направленного ответвителя 5, вход которого подключен к выходу генераторе 6, а основной выход подключен к входу вольтметра 7. Сущность изобретения заключается в следующем. Для высокочастотного диапазон изме рения влажности-{1 - 30 мГц) эквивален ная схема замещения емкостного преобра зователя 2 может быть представлена как параллельное соединение конденсатораС и сопротивления потерь R v, . При измерении влажности материалов с малыми диэлектрическими потерями (ЬочГ«1) погрешность измерения уменьшается путем шунтирования емкостного преобразовател 2 активным сопротивлением, величина ко торого равнп волновому сопротивлению линии J3 (RO f). в действительности амплитуда отраженного напряжения электромагнитного колебания определяется выражением , тр-- %аАгдеК | |модуль комплексного ко - эффициенга огражения; 2.- комплексное сопрогивле }гие на конце линии. Если принять 1, то после несложных преобразований выражение (2) примет ВИЯ п -.4..(3 oip / RxUotfsb. , irj.,:,r--3-r,2- (wcl) При малых диэлектрических потерях ыраженш (3) принимает вид UoTp a-Cy, a/- Таким образом, при измерении влажости материалов с малыми диэлектричесими потерями по амплитуде отраженной олны в длинной линии, нагруженной на мкостной преобразователь, шунтир1ованный опротивлением, равным волновому сопроТивлению линии, результат измерения линейно зависит от емкости Су преобразова- теля. Погрешность измерения от изменения сопротивления потерь R преобразователя минимизируется. Зашунтируем емкостной преобразователь также емкостью 4, величина которой равна С, обозначив при. этом общую емкость на конце линии через С, т. е. С Со+Сх.) Для материалов с большими диэлектрическими потерями (tocr) в данном случае, амплитуда отраженного сигнала в линии является функцией двух перемеии„ -1сс,ад.,, Полный дифференциал выражения (6) равен Д(1 - dUoTp .,. dUqrp М одул ь амплитуды напряжения отражеиного сигнала с достаточной точностью определяется только значением емкостной составляющей преобразователя, если dc.aR. Ji. J, VT ДО:. Для диапазона изменения активных потерь преобразователяЯ - р неравенств во (8)имеет место, если C CK-t-Co -L.JRxmn- Ryma P (9 ж) iVYiin-Rxmait f /обчно СУ7 С . Тогда . Таким образом, для измерения влажности материалов с большими диэлектрическими потерями по модулю амплитуды напряжения отраженного сигнала, емксютной преобразователь 2 шунтируется комплексным сопротивлением емкостного характера, состоящим из параллельного соединения активного сопротивления 3, величина которого равна волновому сопротивлению f

линии ( RO у) и емксютью 4, величина которой C(j определяется выражением

J R tnivi-VR VYta 9(9а

Cn

. ,

Устройство работает следующим образом .

На вход направленного ответвителя 5 ;подается высокочастотное напряжение от генератора 6. Дополнительный выход направленного ответвителя 5 подключен к длинной линии 1, нагруженной на емкостной преобразователь 2, шунтированный комплексным сопротивлением емкостного характера, состоящим из параллельного соединения активного сопротивления Р., и емкости С-. Вольтметр 7, подключенны к основному выходу направленного ответвителя 5, изменяет амплитуду отраженного напряжения в длинной линии 1.

Использование предлагаемого устройства измерения влажности с компенсацией влияния активной проводимости по сравнсиию с известным повьплает точность рэмерения в широком диапазоне изменения raJEireHca угла диэлектрических потерь и улучшает условия труда .за счет возможности удаления емкостного преобразоватеяя на значительные расстояния при помощи длинной линии. Формула изобретения

Устройство для измерения влажности, содержащее генератор высокой частоты,

направленный ответвитель, к основному выходу которого подключен регистрирующий прибор, а к дополнительному выходу подключена линия связи, нагруженная на. емкостной преобразователь, о .т л и - чающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в качестве линии связи использована длинная линия, а емкостной преобразователь шунтирован комплексным емкостным сопротивлением, состоящим из параллельно соединенных активного сопротивления, равного волновому сопротивлению длинной линии, и емкости, величина которой определяется из соотношения

Сп - n/ y im-ftxmaK -p

° U) УБ-TTF:--TO ww VTrtCil

IS)- круговая частота;

где

р- волновое сопротивление;

R . - соответственно минимальное Лип XwdX и максимальное сопротивление потерь преобразователя на данной частоте. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США № 4196385, кл. G01F 23/28, GOIR 27/04, опублик. 198О (прототип).