KR101659065B1 - 수분측정용 캐패시턴스 전극구조 - Google Patents

수분측정용 캐패시턴스 전극구조 Download PDF

Info

Publication number
KR101659065B1
KR101659065B1 KR1020137002975A KR20137002975A KR101659065B1 KR 101659065 B1 KR101659065 B1 KR 101659065B1 KR 1020137002975 A KR1020137002975 A KR 1020137002975A KR 20137002975 A KR20137002975 A KR 20137002975A KR 101659065 B1 KR101659065 B1 KR 101659065B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitor
moisture
dielectric
measuring device
duct
Prior art date
Application number
KR1020137002975A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130091733A (ko
Inventor
마르코 삼마르티니
Original Assignee
브리-에어 프로콘 에스에이지엘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 브리-에어 프로콘 에스에이지엘 filed Critical 브리-에어 프로콘 에스에이지엘
Publication of KR20130091733A publication Critical patent/KR20130091733A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101659065B1 publication Critical patent/KR101659065B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

적어도 부분적으로 하나의 축 X-X 을 따라서 배치되고 그를 통하여 수분이 측정될 물질이 유동하는 적어도 한 개의 덕트내에서 건조, 액상 또는 기상 입자의 형상 또는 분말의 형상으로 유동하는 물질의 수분을 측정하기 위한 장치로서: - 수분이 측정될 물질이 유동하는 적어도 한 개의 캐패시터(Cx)를 포함하며, 상기 캐패시터(Cx)는: - 상기 축(X-X)에 동축적으로 장착되며 수분이 측정될 물질이 유동하는 덕트의 내벽에 인접한 적어도 2개의 금속 링(3)과; - 온도의 변화에 대하여 실질적으로 선형적인 유전 상수 및 α = 27 × 10-6/℃ 미만의 열팽창계수를 가지는 적어도 한 개의 유전성 요소(5)를 포함하는 수분측정 장치(1).

Description

수분측정용 캐패시턴스 전극구조{CAPACITANCE ELECTRODE STRUCTURE FOR MEASURING MOISTURE}
본 발명은 수분의 산업적 측정에 관한 것으로서, 특히, 산업적 처리로 제조되는 제품의 수분을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.
수분측정 장비들은 많은 재료의 샘플에 존재하는 수분을 측정하도록 채택된 기구들로서 다양한 적용분야를 가지며, 실제로 식품, 화학 및 제약산업 분야에서 사용되고 있다.
수분을 측정하는 장비의 종류는 다양하다.
예를 들어 WO8903527 호는, 용량성 프로우브(capacitive probe)와, 수분 함량에 상응하는 신호를 얻기 위하여 탐색되는 물질의 유전계수에 합치하는 대응회로를 포함하는 수분측정용 휴대용 전자기구를 개시한다. 그 프로우브는 탐색되는 물질의 온도에 합치하는 온도 프로우브를 더 포함하며, 그 회로는 얻어진 수분함량 신호에 대한 온도 보상을 제공하도록 채택된 것으로 보인다.
한편, US4736156 호는 파이프 또는 활송장치(chute)의 벽내를 이동하는 "담배"와 같은 재료의 유전상수 또는 수분율(moisture percentage)을 "인-라인(in-line)"방식으로 측정하는 장비를 개시한다. 용량의 차이가 척도로 사용된다.
이 장비는 4개의 전극을 가지는 장치로 구성되며, 그 중 2개의 전극은 파이프 또는 활송장치의 외부에 있으며, 또한 2개의 전극은 파이프 또는 활송장치의 벽 내부에 부착된다. 2개의 내부 전극은 스위치에 의하여 2개의 외부 전극에 각각 접속되어, 스위치의 위치에 근거하여 전극 장치의 외부 단자에서는 제1 및 제2 캐패시턴스를 드러내게 된다. 전극 장치의 단자에서 측정된 캐패시턴스에 비례하는 발진주파수를 나타내는 출력신호를 생성하는 오실레이터에 전극 장치의 출력단자가 접속된다. 오실레이터의 출력신호는, 스위치들이 폐쇄되었을 때 전극 장치 캐패시턴스에 있어서의 변화에 비례하는 값을 계산하는데 사용되는 마이크로 프로페서에 접속된다. 이 값은 활송장치 내의 재료의 유전상수 또는 수분율을 결정하는데 사용될 수 있다.
본 출원인은 먼저, 몇몇 공지의 장치에 있어서 수분의 측정이 제조공정을 통하여 인-라인 방식으로 행해지지 않고 샘플링 및 후속의 측정에 의하여 행해지는 것을 알게 되었다.
그와 유사한 접근방법도 매우 복잡한데, 부정확한 샘플링에 의하여 많은 요인들이 야기될수 있기 때문에 장시간을 필요로 하며 그 측정은 신뢰성이 없을 수도 있다.
이들의 경우에 있어서, 본 출원인은 또한 샘플링이 공정에서의 제품을 반드시 대표할 수 있는 것만은 아니라는 것을 관찰하게 되었는데, 이는 실험실 시스템이 단지 몇 그램만을 샘플로 할 뿐이고, 또한 어떤 제조 공정에 있어서는, 예를 들면 사일로(silos) 또는 질소 분위기인 건조기내의 특별한 관심 지점에서 샘플을 채취하는 것이 불가능하기 때문이다.
또한 본 출원인은, 측정이 인-라인 방식으로 행해지는 시스템 계기의 복잡한 구조로 말미암아, 재료가 이들의 내부에서 유동하기 어렵고, 따라서 재료의 수분을 측정하는 것을 어렵게 하고 있는 것을 관찰하게 되었다.
본 출원인은 상술한 바와 같은 문제점들이, 건조, 액상 또는 기상 입자의 형상 또는 분말의 형상으로 유동하는 재료의 수분을 측정하기 위하여, 수분율이 측정될 재료가 유동하는 다수개의 링을 포함하는 캐패시터의 캐패시턴스 변화를 검출하도록 채택된 장치로 해결될 수 있다는 것을 알게 되었다.
따라서, 제 1 실시형태에 있어서 본 발명은, 적어도 부분적으로는 하나의 축 X-X 을 따라서 배치되고 그를 통하여 수분이 측정될 재료가 유동하고 있는 적어도 한 개의 덕트내에서, 건조, 액상 또는 기상 입자의 형상 또는 분말의 형상으로 유동하는 재료의 수분을 측정하기 위한 장치로서:
- 수분이 측정될 재료가 유동하는 적어도 한 개의 캐패시터(Cx)를 포함하며,
상기 캐패시터는:
- 상기 축 X-X 에 동축적으로 장착되며, 수분이 측정될 재료가 유동하는 덕트의 내벽에 인접한 적어도 3개의 금속 링과;
- 온도의 변화에 대하여 실질적으로 선형적인 유전 상수 및
α = 27 × 10-6/℃ 미만의 열팽창계수를 가지는 적어도 한 개의 유전성 요소
를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치에 관련된다.
본 발명은, 그의 상술한 실시형태에 있어서, 후술하는 바람직한 특성들 중의 적어도 한 개를 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 한 개의 유전성 요소는 상기 적어도 3 개의 금속 링의 규격에 실질적으로 대응하는 규격을 가지는 유전성 소재로 된 적어도 한 개의 링을 포함한다.
편의상, 금속 링들의 방사상의 내부면은 수분이 측정되는 재료가 유동하는 덕트의 내벽과 실질적으로 정렬되어 배치된다.
바람직하게는, 유전성 요소는 낮은 흡습성을 가진다.
편의상, 일 실시예에 따르면, 캐패시터(Cx)는 유전성 소재로 된 4 개의 링 및, 유전성 소재의 4 개의 링 사이에 배치되는 3 개의 금속 링을 포함한다.
또한, 수분 측정용 장치는 상기 적어도 한 개의 유전성 요소의 열팽창을 보상하기 위한 적어도 한 개의 유니트를 가진다.
바람직하게는, 보상 유니트는 적어도 한 개의 탄성 수단 및, 유전성 소재의 적어도 한 개의 링과 캐패시터를 지지하기 위한 플랜지 사이에 배치되는 적어도 한 개의 센서를 포함한다.
물의 유전상수는 온도가 변화함에 따라 변화하기 때문에, 수분의 정확한 인-라인 방식 측정을 제공하기 위하여, 수분 측정용 장치는 적어도 한 개의 온도 프로우브를 더 포함한다.
바람직하게는, 온도 프로우브는 RTD 센서이다.
유리하게는, 캐패시터는 브리지 회로내에 삽입된다.
편의상, 브리지 회로는 병렬접속된 제 1 및 제 2 전력선을 포함하며, 제 1 전력선은 적어도 2 개의 저항(R1;R2)을 포함하고, 제 2 전력선은 적어도 1 개의 기준 저항(RX) 및 적어도 상기 캐패시터(Cx)를 포함한다.
바람직하게는, 브리지 회로는, 캐패시터 용량의 변화를 측정하기 위하여 브리지 회로에 결정 변수 사인파 신호를 인가하도록 채택된 오실레이터에 접속된다.
편의상, 유전성 요소는 실질적으로 PTFE 로 실현된다.
선택적으로, 유전성 요소는 실질적으로 세라믹 소재로 실현된다.
부가적으로, 캐패시터(Cx)의 내벽은 밀폐된다.
이는, 이 장치가 질소 분위기에서도 운용될 수 있도록 한다.
본 발명의 기타 특징 및 장점들은, 본 발명에 따른 건조, 액상 또는 기상 입자의 형상 또는 분말의 형상으로 유동하는 재료의 수분을 측정하기 위한 장치의 몇몇 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 명확해지지만, 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명은, 예시적인 목적으로만 마련된 첨부의 도면을 참고하여 이하에서 상세하게 기술되며, 이에 한하는 것은 아니다:
- 도 1은 본 발명에 따른 측정장치의 제 1 실시예의 모식적 사시도;
- 도 2는 도 1의 장치의 모식적 부분확대도;
- 도 3은 본 발명에 따른 측정장치의 보상 유니트의 모식적 부분단면도;
- 도 4는 본 발명에 따른 측정장치의 브리지 회로의 일 실시예에 대한 모식적 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 건조, 액상 또는 기상 입자의 형상 또는 분말의 형상으로 유동하는 물질이 처리되는 공정에서 인-라인 방식으로 수분을 측정하기 위한 장치가 참조부호 1로 표시되어 있다.
장치(1)는, 도시되지는 않았지만 적어도 부분적으로 하나의 축 X-X 을 따라서 배치되고 그를 통하여 수분이 측정되는 재료들이 유동하는 적어도 한 개의 덕트 내에 위치하도록 채택된다.
도 1 및 2에 나타낸 실시예에서, 장치(1)에는:
- 전기접속용으로 자체 단자(4)가 각각 구비된 적어도 3 개의 금속 링(3); 및,
- 적어도 한 개의 유전성 요소(5)
를 포함하는 적어도 한 개의 캐패시터(Cx)가 마련된다.
도면에 나타낸 실시예에 있어서, 적어도 한 개의 유전성 요소(5)는 금속 링들의 사이에 배치되고 금속 링(3)과 실질적으로 동일한 형상 및 규격을 가지는 유전성 소재의 링(6)으로 표시된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 캐패시터(Cx)의 캐패시턴스가 덕트내로 유입되는 수분으로부터 가능한한 독립적으로 일정하게 되도록 하기 위해서, 유전성 요소(5)를 구성하는 유전성 소재는 온도가 변화함에 따라서 실질적으로 선형적인 유전상수를 가지며, 온도의 변화에 따른 열팽창이 적다.
바람직하게는, 유전성 요소(5)를 구성하는 유전성 소재는 α = 27×10-6/℃ 미만의 선형적 열팽창계수를 가진다.
바람직하게는, 유전성 요소(5)를 구성하는 유전성 소재는 1 이상의 유전상수를 가진다.
부가적으로, 유전성 요소(5)를 구성하는 유전성 소재는 낮은 흡습성과 낮은 공극률(porosity)을 가진다.
바람직하게는, 유전성 요소(5)를 구성하는 유전성 소재는 70㎚ 미만, 바람직하게는 30㎚ 미만, 예를 들면 20㎚ 동등, 가능하다면 0의 공극률을 지향한다.
부가적으로, 상기 캐패시터(Cx)의 내벽들은 밀폐된다.
유전성 요소(5)는 실질적으로, 세라믹 소재 또는 실질적으로는 PTFE로 실현될 수 있다.
본 출원인은, 상술한 소재들이 선형적이거나 또는 단순한 다항식적 거동을 가지며, 따라서 수분 측정용 장치 캐패시터의 캐패시턴스의 계산치를 유지하는데에는 소프트웨어에 의한 약간의 보정만이 필요하다는 것을 알게 되었다.
또한 본 출원인은, 50 ℃ 미만의 공정온도에 대해서는 PTFE를 사용하는 것이 권장되고, 50 ℃ 이상의 공정온도에 대해서는 세라믹 재료를 사용하는 것이 바람직하다는 것도 알게 되었다.
바람직하게는 입자 형상인, 수분이 측정될 재료가 덕트를 통하여 유동할 수 있도록 하기 위하여, 장치(1)의 금속 링(3)들은 실질적으로 둘레영역을 가지는 축 X-X 와 동축적으로 장착된 링들이다.
선택적으로, 금속 링(3)들은 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않고서도, 예를 들면 사각형상, 타원형상 및/또는 별형상과 같은 상이한 단면을 가질 수 있다.
동일한 장치의 금속 링(3)들은 바람직하게는 동일한 형상 및 규격을 가진다.
유사하게, 상술한 바와 같이, 유전성 요소(5)는 상술한 특성을 구비하는 유전성 소재의 링(6)들로 구성되며, 이 링들은 마찬가지로 실질적으로 원형인 단면과 실질적으로 금속 링(3)의 직경에 해당하는 직경을 가진다.
상세하게는, 도면에 나타낸 실시예에 있어서, 금속 링(3)들은 폐쇄된 금속 박판으로 구성되어 링을 형성한다.
바람직하게는, 금속판은 끝단부를 포함하여 3mm 와 25mm 사이를 포함하는 높이 h 를 가진다.
부가적으로, 금속판은 끝단부를 포함하여 0.7mm 와 5mm 사이를 포함하는 두께 s 를 가질 수 있다.
금속 링(3)을 덮기 위하여, 각 유전성 링은 적어도 부분적으로 금속 링(3)을 수납하도록 채택된 고리 형상의 내부 시이트(7)를 가진다.
X-X 방향으로 인접한 유전성 소재의 2개의 링(6)의 고리형상 시이트(7)들은 금속 링(3)을 실질적으로 완전히 수납한다.
유용하게는, 상이한 덕트들에 대하여 측정장치(1)를 채택하기 위하여, 본 발명에 따른 장치(1)는 금속 링(3) 및 유전성 소재의 링(6)이 부가될 수 있도록 하는 모듈형 구조를 제시한다.
그러한 목적을 위하여, 축방향 X-X 에서 각 유전성 소재의 링(6)은 실질적으로 고리형의 상부 평탄면(8)과, 형상 및 규격에 있어서 상기 평탄면(8)에 실질적으로 상응하며 유전성 소재의 링(6)의 높이와 동일한 규격이면서 축방향 X-X에서 상기 평탄면(8)과는 간격을 둔 제2의 하부 평탄면(9)을 가진다.
측정장치(1)가 조립된 상태에서, 유전성 소재의 링(6)의 각 상부 평탄면(8)은 축방향 X-X 에서 인접한 유전성 소재의 링(6)의 하부 평탄면(9)과 맞닿게 된다.
유용하게는, 장치는 수분이 측정될 물질이 유동하는 덕트내에 장착됨으로써, 상기 적어도 3개의 금속 링(3)들은 덕트의 내벽에 인접하게 된다.
상세하게는, 금속 링(3)의 방사상 내부면(11)은, 도시하지 않은 덕트의 내벽과 축방향 X-X 에서 실질적으로 정렬되어 배치된다.
바람직하게는, 금속 링(3)의 방사상 내부면(11)은 도시하지 않은 덕트의 내벽과 축방향 X-X 에서 실질적으로 정렬되어 배치됨으로써, 금속 링(3)의 내벽과 덕트(도시않됨)의 내벽은 실질적으로 동일면상에 있게 된다.
바람직하게는, 유전성 소재의 링(6)의 내부면(12) 또한 도면에 도시하지 않은 덕트의 내벽과 축방향 X-X 에서 실질적으로 정렬하여 배치된다.
바람직하게는, 유전성 소재의 링(6)의 방사상 내부면(12)은 덕트의 내벽과 축방향 X-X 에서 실질적으로 정렬되어 배치되므로, 유전성 소재의 링(6)의 내벽과 덕트의 내벽은 실질적으로 동일면상에 있게 된다.
도 1 및 2에 도시된 바람직한 실시예에 있어서, 장치(1)는 5개의 금속 링(3) 및 6개의 유전성 소재의 링(6)을 포함하며, 각각의 금속 링(3)은 2개의 유전성 소재의 링(6)의 사이에 배치된다.
금속 링(3) 및 유전성 소재의 링(6)들은, 2개의 구속하는 고리형 플랜지(14) 및, 링의 둘레를 따라서 각도상 사이를 둔, 도면에서 나타낸 실시예에서는 2개인, 간편한 조립나사(13)에 의하여 조립된다.
최종적인 열팽창을 보상하기 위하여, 수분측정용 장치(1)는 열팽창을 보상하는 적어도 1개의 유니트(15)를 포함한다.
바람직하게는, 조립나사(13)에 대하여 적어도 한 개의 보상 유니트(15)를 가진다.
도 3에서 나타낸 실시예에 있어서, 보상 유니트(15)는 적어도 한 개의 탄성수단(16) 및 적어도 한 개의 센서(17)를 포함하여 구성된다.
압축에 의하여 작동하는 헬리컬 스프링(18)으로 표시된 탄성부재(16)는, 그의 한쪽 끝단에서 조립나사(13)에 삽입되고, 적어도 한 개의 유전성 소재의 링(6)과 고리형 플랜지(14)의 사이에 위치된다.
수분이 측정되는 재료가 통과함으로부터 검출된 유전상수를 보정하기 위하여, 센서(17)는 검출된 열팽창의 함수로서의 정보를 제어 프로세서로 제공한다.
유전상수는 온도가 변화함에 따라 변화하므로, 온도는 장치(1)의 운용 원리상 매우 중요하기 때문에, 본 발명에 따른 장치는, 처리 온도를 검출하고 유전상수 및 후속적으로 검출된 수분을 보정하기 위하여, 도시하지 않은 제어 프로세서로 신호를 보내도록 채택되는, 도시하지 않은 적어도 한 개의 온도 프로우브를 가진다.
바람직하게는, 온도 프로우브는 RTD 센서로서, 통상적으로 시중에서 구입이 가능하다.
제2의 특히 유용한 실시형태에 따르면, 캐패시터는 브리지 회로(29)내에 삽입된다.
그러한 브리지 회로(29)의 일 예는 도 4에 모식적으로 표시되어 있으며, 여기에서는 브리지 회로(29)가 병렬로 접속된 적어도 제 1 전력선(20) 및 제 2 전력선(21)을 가짐을 보여준다.
제 1 전력선(20)은 직렬로 접속된 적어도 2개의 저항(R1; R2)을 포함하며, 제 2 라인은 캐패시터(Cx)에 직렬로 접속된 적어도 한 개의 기준 저항(RX)을 포함한다.
본 발명에 따른 수분측정용 장치는 그의 내부에서 유동하는 건조, 액상 또는 기상 입자의 형상, 또는 분말형상의 재료의 기준치에 대하여, 캐패시터의 캐패시턴스 변화를 측정할 수 있다. 상세하게는, 기준치에 대하여, 금속 링(3)과 유전성 소재의 링(6)의 내부에서 유동하는 재료의 캐패시터(Cx)의 캐패시턴스 변화이다.
기준치는 장치내를 유동하는 완전 건조된 동일한 재료에 의하여 제공되는 캐패시턴스치이며, 완전히 건조된 재료의 유전상수의 함수이다.
완전 건조된 재료에 대한 최초 측정 후, 캐패시터(Cx)의 캐패시턴스 변화의 함수로 되는 수분의 측정을 직접적으로 인-라인 방식으로 수행하는 것이 가능하게 된다.
캐패시터(Cx)의 캐패시턴스 변화는, 캐패시터의 내부에서 유동하는 재료의 유전상수가 완전히 건조된 동일한 재료의 유전상수의 값에 대하여 변화함에 따라 변한다.
특히, 예를 들어 재료의 온도 및 가능한 열팽창과 같은 기타의 고려사항에 부가하여, 유전상수는 캐패시터(Cx)내를 유동하는 재료내에 포함된 물의 쌍극자의 수가 변화함에 따라서 변한다.
그리고, 기준치에 대한 캐패시터(Cx)의 캐패시턴스 변화 및 도시하지 않은 제어 프로세서에 의한 적절한 처리를 통하여, 캐패시터 자체를 통하여 유동하는 재료의 수분율을 측정할 수 있다.
본 발명은 몇몇 실시예를 참조로 하여 설명되었다. 본 명세서에서 상세하게 표현된 실시예들에 대하여는, 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 정의되는 본 발명의 보호범위내에서, 다양한 변형이 만들어질 수 있다.
1 : 수분 측정 장치
3 : 금속 링
4 : 단자
5 : 유전성 요소
6 : 유전재료의 링
7 : 고리형상 내부 시이트
8 : 상부 평탄면
9 : 하부 평탄면
11 : 방사상 내부면
12 : 방사상 내부면
13 : 조립나사
14 : 고리형상 플랜지
15 : 보상 유니트
16 : 탄성수단
17 : 센서
18 : 헬리컬 스프링
20 : 제1 전력선
21 : 제2 전력선
29 : 브리지 회로
Cx : 캐패시터
R1, R2 : 저항
RX : 기준저항

Claims (15)

  1. 적어도 부분적으로 하나의 축 X-X 을 따라서 배치되고 그를 통하여 수분이 측정될 물질이 유동하는 적어도 한 개의 덕트 내에서 건조, 액상 또는 기상 입자의 형상 또는 분말의 형상으로 유동하는 재료의 수분을 측정하기 위한 장치로서:
    - 상기 축(X-X)에 동축적으로 장착되며 수분이 측정될 물질이 유동하는 덕트의 내벽에 인접한 적어도 2개의 금속 링(3) 및, 온도의 변화에 대하여 실질적으로 선형적인 유전 상수와 α = 27×10-6/℃ 미만인 열팽창계수(α)를 가지는 적어도 한 개의 유전성 요소(5)를 포함하고, 수분이 측정될 물질이 유동하는 적어도 한 개의 캐패시터(Cx); 및,
    - 상기 유전성 요소(5)를 구성하는 유전성 소재의 열팽창을 보상하기 위한 적어도 한 개의 보상 유니트(15);
    를 포함하며,
    상기 보상 유니트(15)는 적어도 한 개의 탄성 수단(16) 및, 유전성 소재로 된 적어도 한 개의 링(6)과 상기 캐패시터(Cx)를 지지하기 위한 플랜지의 사이에 배치되는 적어도 한 개의 센서(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    수분측정 장치(1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 유전성 요소(5)는 유전성 소재의 적어도 한 개의 링(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 링들의 방사상 내부면은 상기 적어도 한 개의 덕트의 상기 내벽과 실질적으로 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  4. 제 1 항에 있어서, 모듈형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터(Cx)는 유전성 소재로 된 4개의 링(6) 및, 상기 유전성 소재로 된 4개의 링(6) 사이에 배치되는 3개의 금속 링(3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 적어도 한 개의 온도 프로우브를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터(Cx)는 브리지 회로(29)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 브리지 회로(29)는 적어도 병렬접속된 제1 전력선(20) 및 제2 전력선(21)을 포함하며, 제1 전력선(20)은 적어도 2개의 저항(R1;R2)을 포함하고, 상기 제2 전력선(21)은 적어도 한 개의 기준 저항(RX) 및 적어도 상기 캐패시터(Cx)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 브리지 회로(29)는, 상기 캐패시터(Cx)의 캐패시턴스의 변화를 측정하기 위하여 상기 브리지 회로(29)에 결정 변수 사인파 신호를 인가하도록 채택된 오실레이터(19)에 접속되는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 유전성 요소는 실질적으로 PTFE로 구성되는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 유전성 요소(5)는 실질적으로 세라믹 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터(Cx)의 내벽은 밀봉되는 것을 특징으로 하는 수분측정 장치(1).
KR1020137002975A 2010-07-06 2010-07-06 수분측정용 캐패시턴스 전극구조 KR101659065B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2010/001654 WO2012004621A1 (en) 2010-07-06 2010-07-06 Capacitance electrode structure for measuring moisture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130091733A KR20130091733A (ko) 2013-08-19
KR101659065B1 true KR101659065B1 (ko) 2016-09-23

Family

ID=43733219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137002975A KR101659065B1 (ko) 2010-07-06 2010-07-06 수분측정용 캐패시턴스 전극구조

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9423371B2 (ko)
EP (1) EP2591344B1 (ko)
JP (1) JP5745044B2 (ko)
KR (1) KR101659065B1 (ko)
CN (1) CN103080734B (ko)
BR (1) BR112013000443B1 (ko)
CA (1) CA2804415C (ko)
ES (1) ES2498830T3 (ko)
MX (1) MX2013000025A (ko)
PL (1) PL2591344T3 (ko)
SG (1) SG186882A1 (ko)
WO (1) WO2012004621A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102669000B (zh) * 2012-05-09 2014-12-17 珠海同方爱德科技有限公司 一种利用电容法检测物料成分和重量的智能食槽
DE102017126943A1 (de) 2017-11-16 2019-05-16 Protec Polymer Processing Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Überwachung der Feuchte von Kunststoffmaterial-Schüttgut

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093570A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Hiroshi Aihara 静電容量型粉粒体計測装置
JP2008231930A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体の微粒子堆積量測定方法
JP2010145279A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Denso Corp 燃料性状センサ

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB717127A (en) 1951-07-27 1954-10-20 Unilever Ltd Improvements in apparatus for measuring dielectric properties of materials
US3992665A (en) * 1973-09-10 1976-11-16 Preikschat F K Electrical impedance measuring apparatus
JPS5692440A (en) * 1979-12-26 1981-07-27 Toshiba Corp Detecting device for liquid in insulating conduit
JPH0656386B2 (ja) * 1985-09-30 1994-07-27 株式会社クボタ 粒体の流れ検出器
US4736156A (en) 1986-04-11 1988-04-05 Forte Technology, Inc. Apparatus for on-line determination of dielectric constant
AU2489488A (en) 1987-10-02 1989-05-02 Scanflow Systems Ltd. An electronic moisture measuring instrument
GB2210693B (en) * 1987-10-02 1991-10-23 Scanflow Systems Ltd A portable moisture measuring instrument
US5151660A (en) * 1990-09-05 1992-09-29 Powers Kelly R Ceramic capacitance high pressure fluid sensor
US5801537A (en) * 1995-08-30 1998-09-01 Purdue Research Foundation Office Of Technology Transfer Method and apparatus for measuring in-place soil density and moisture content
JPH11125615A (ja) * 1997-10-22 1999-05-11 Japan National Oil Corp 静電容量式水分率計
US6014029A (en) * 1997-11-12 2000-01-11 Climonics Ltda Sensor for sensing changes in the permittivity of a medium in which it is disposed
US6690569B1 (en) * 1999-12-08 2004-02-10 Sensirion A/G Capacitive sensor
DE102007026449A1 (de) * 2007-06-06 2008-12-11 Robert Bosch Gmbh Fluidsensorvorrichtung
US8047056B2 (en) * 2007-10-22 2011-11-01 Construction Technology Laboratories, Inc. Moisture vapor probe

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093570A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Hiroshi Aihara 静電容量型粉粒体計測装置
JP2008231930A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体の微粒子堆積量測定方法
JP2010145279A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Denso Corp 燃料性状センサ

Also Published As

Publication number Publication date
US20130170093A1 (en) 2013-07-04
KR20130091733A (ko) 2013-08-19
EP2591344A1 (en) 2013-05-15
BR112013000443B1 (pt) 2020-03-17
PL2591344T3 (pl) 2014-11-28
BR112013000443A2 (pt) 2016-05-03
SG186882A1 (en) 2013-02-28
MX2013000025A (es) 2013-06-05
EP2591344B1 (en) 2014-06-04
US9423371B2 (en) 2016-08-23
ES2498830T3 (es) 2014-09-25
JP2013533971A (ja) 2013-08-29
CN103080734A (zh) 2013-05-01
JP5745044B2 (ja) 2015-07-08
CA2804415A1 (en) 2012-01-12
CA2804415C (en) 2017-10-17
WO2012004621A1 (en) 2012-01-12
CN103080734B (zh) 2016-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khan et al. An efficient interface circuit for lossy capacitive sensors
Zargar et al. A thin film porous alumina-based cross-capacitive humidity sensor
Chakraborty et al. PMMA-coated capacitive type soil moisture sensor: Design, fabrication, and testing
WO2004083813A2 (en) Method and apparatus for measuring concentration of a chemical component in a gas mixture
Salmaz et al. A novel linear capacitive temperature sensor using polydimethylsiloxane
KR101659065B1 (ko) 수분측정용 캐패시턴스 전극구조
Heidari et al. Conductivity effect on the capacitance measurement of a parallel-plate capacitive sensor system
Marioli et al. An inductive telemetric measurement system for humidity sensing
CN109839169A (zh) 电容式液位传感器及真空度在线监测装置
RU2556288C2 (ru) Анализатор общего давления, плотности и парцианального давления паров воды в низком вакууме
JPS649580B2 (ko)
Khan et al. A differential interface for trace moisture sensor
Golnabi et al. Simultaneous measurements of the resistance and capacitance using a cylindrical sensor system
Toth et al. A low-cost, stable reference capacitor for capacitive sensor systems
Hassanzadeh et al. Relative humidity measurement using capacitive sensors
JPS5832154A (ja) 湿度検知装置
dos Santos et al. Reconfigurable sensor based on PCB technology for moisture and temperature measurement
RU2408876C1 (ru) Способ измерения концентрации веществ в средах
Lamberti et al. A resonant sensor for relative humidity measurements based on a polymer-coated quartz crystal
JPH0228442Y2 (ko)
Anaraki Conductivity effect on the capacitance measurement of a parallel-plate capacitive sensor system
Marioli et al. A distance compensated telemetric humidity sensor based on the parasitic capacitance variation
Wang et al. Material property measurement of granular materials using a calibrated dielectric spectroscopy system
Capra et al. A high-resistance measurement setup for mox sensing materials characterization
Abu-Al-Aish et al. Development of an intelligent capacitive mass sensor based on co-axial cylindrical capacitor

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190822

Year of fee payment: 4