Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.111.1967 52815 KI. 42 i, 19/04 GOlrL Zz/SG MKP [czytelnia * ¦¦¦¦ :l ESW'-^'* L"*"9! ] Wspóltwórcy wynalazku: doc. dr Marian Lapinski, dr inz. Slawoj Gwiazdowski, mgr inz. Wojciech Wlodar¬ ski, mgr inz. Maciej Karwowski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Czujnik pojemnosciowy do wilgotnosciomierzy Przedmiotem wynalazku jest czujnik pojemno¬ sciowy do wilgotnosciomierzy, wykonany w posta¬ ci kondensatora o trzech wspólosiowych elektro¬ dach cylindrycznych: wewnetrznej elektrodzie po¬ miarowej, zewnetrznej elektrodzie pomiarowej i elektrodzie dodatkowej zapewniajacej równo¬ mierny rozklad pola elektrycznego miedzy elektro¬ dami pomiarowymi.Znane dotychczas czujniki pojemnosciowe do wilgotnosciomierzy wykonane w postaci kondensa¬ torów z wspólosiowymi elektrodami cylindryczny¬ mi wymagaja dokladnego dozowania wagowego próbki wilgotnej substancji w celu uzyskania po¬ wtarzalnosci wyników pomiarów.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia znany czujnik, a fig. 2 przykladowe rozwiazanie czujnika wedlug wynalazku.W znanym czujniku na przyklad o konstrukcji przedstawionej na fig. 1 posiadajacym wewnetrzna elektrode pomiarowa 1, zewnetrzna elektrode po¬ miarowa 2, izolacje 3, gniazdo wtykowe 4 we¬ wnetrznej elektrody pomiarowej, linie pola elek¬ trycznego 5 na skutek efektów krawedziowych ulegaja silnemu znieksztalceniu w górnej czesci kondensatora czujnika. Pojemnosc czujnika zalezy wówczas od ilosci wprowadzonej do niego wilgo¬ tnej substancji. Przy sciesnianiu badanej substan¬ cji za pomoca urzadzenia dociskowego pojemnosc czujnika zalezy równiez od glebokosci zanurzenia 2 tego urzadzenia w czujniku i od sily dociskajacej.W wyniku takich zaleznosci nie uzyskuje sie do¬ brej powtarzalnosci wyników pomiaru tej samej próbki. Pomiar wilgotnosci substancji za pomoca 5 omawianego czujnika wymaga koniecznosci do¬ kladnego dozowania wagowego lub objetosciowe¬ go tej substancji. Nawet wprowadzenie dozowanej ilosci substancji na wysokosc mniejsza od dlugosci elektrody wewnetrznej równiez powoduje znie- io ksztalcenia równomiernosci przebiegu pola elek¬ trycznego w obszarze cylindrycznym pomiedzy elektrodami, na skutek wciagania linii sil pola przez wilgotna substancje, gdyz jej przenikalnosc dielektryczna jest wieksza od przenikalnosci die- 15 lektrycznej powietrza. Znieksztalcenia te powoduja zmniejszenie powtarzalnosci wyników pomiarów.Wynalazek stawia sobie za cel usuniecie wyzej wymienionych wad. Brak koniecznosci dozowania wagowego próbki wilgotnej substancji uzyskano 20 w czujniku wedlug wynalazku przez zapewnienie równomiernego rozkladu pola elektrycznego w przestrzeni pomiedzy elektrodami pomiarowymi czujnika.Czujnik wedlug wynalazku przedstawiony na 25 rysunku fig. 2 posiada: wewnetrzna elektrode po¬ miarowa 1, zewnetrzna elektrode pomarowa 2, izo¬ lacje 3 miedzy zewnetrzna i wewnetrzna elektroda pomiarowa, gniazdo wtykowe 4 wewnetrznej elek¬ trody pomiarowej, elektrode dodatkowa 6, izolacje 30 7 miedzy wewnetrzna elektroda pomiarowa a elek- 5281552815 3 troda dodatkowa, gniazdo wtykowe 8 elektrody dodatkowej. Dzieki zastosowaniu elektrody dodat¬ kowej 6 ekwipotencjalnej z wewnetrzna elektroda pomiarowa 1, wspólosiowa z elektrodami pomiaro¬ wymi 1 i 2 i posiadajaca srednice równa srednicy wewnetrznej elektrody pomiarowej 1 uzyskuje sie w przestrzeni miedzy elektrodami pomiarowymi 1 i 2 nieznieksztalcone pole elektryczne, jak w ide¬ alnym kondensatorze cylindrycznym o nieskonczo¬ nej dlugosci. Dlugosc zewnetrznej elektrody po¬ miarowej 2 powinna byc nie mniejsza od sumy dlugosci wewnetrznej elektrody pomiarowej 1 i dlugosci elektrody dodatkowej 6.Jezeli czujnik wypelniony jest substancja o nie¬ znanej wilgotnosci, powyzej elektrody dodatko¬ wej 6 wówczas pojemnosc kondensatora skladaja¬ cego sie z elektrod pomiarowych 1 i 2 oraz bada¬ nej substancji nie zalezy od ilosci substancji wpro¬ wadzonej do czujnika, gdyz rozklad pola elek¬ trycznego w obszarze pomiarowym jest równo¬ mierny. Równiez wprowadzenie urzadzenia doci¬ skowego, sciesniajacego wilgotna substancje syp¬ ka powyzej elektrody dodatkowej 6 nie powoduje znieksztalcenia pola elektrycznego miedzy elek¬ trodami pomiarowymi 1 i 2.Pojemnosc kondensatora miedzy elektrodami 1 i 2 mozna mierzyc dowolnym znanym sposobem, najkorzystniej metoda odchylowa. W ukladzie pomiarowym powinna byc uziemiona zewnetrzna elektroda pomiarowa 2, a wewnetrzna elektroda pomiarowa 1 powinna byc zasilana napieciem zmiennym. Poniewaz elektroda dodatkowa 6 musi byc ekwipotencjalna z wewnetrzna elektroda po¬ miarowa 1 przeto elektroda dodatkowa 6 musi byc polaczona z wewnetrzna elektroda pomiarowa 1 10 15 20 25 30 35 przez elektroniczny separator impedancyjny zape¬ wniajacy równosc amplitud i faz napiec elektrod 1 i 6 na przyklad przez wtórnik katodowy lub wtórnik emiterowy.Dzieki zastosowaniu czujnika o opisanej kon¬ strukcji uzyskuje sie zwiekszenie powtarzalnosci i dokladnosci wyników pomiarów oraz uprosz¬ czenie pomiarów wskutek unikniecia koniecznosci dokladnego dozowania próbki. PL