RU1793342C - Высокочастотный влагомер - Google Patents

Abstract

Использование: измерение влажности воществ и изделий. Сущность изобретени : высокочастотный влагомер содержит высокочастотный генератор, первый коммутатор высокочастотных сигналов (КВС), управл емый аттенюатор, датчик объемной влажности , детектор, выход которого подключен к входу усилител  низкой частоты, индикатор, датчик поверхностной влажности, второй КВС, подстроечный аттенюатор, сумматор и усилитель высокой частоты, демодул тор и интегратор, тактовый генератор. При этом датчики объемной и поверхностной влажности выполнены в виде полого цилиндра, внутренн   полость которого служит дл  размещени  исследуемого материала, а на внутреннюю поверхность нанесены п ть кольцевых электродов (КЗ). Четные КЭ состо т из п ти кольцевых полос и соединены между собой, нечетные КЭ соединены между собой и  вл ютс  выходом датчика. Четные кольцевые полосы  вл ютс  выходом датчика, а нечетные - общей шиной датчиков . 2 з. п. ф-лы, 2 ил. (Л С

Description

Изобретениё относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам измерени  влажности, и может быть использовано в тех отрасл х народного хоз йства , где влажность  вл етс  контролируемым параметром материалов, веществ и изделий.

. | Известен влагомер ВИД-2Л, содержащий емкостной датчик, включенный в контур высокочастотного генератора, высокочастотный выпр митель, операцион- усилитель, показывающий прибор, ор- гайы управлени  влагомером, блок питани , рунной пресс с фрикционом дл  уплотнени  материала. О влажности материала суд т по изменению емкости датчика.

; Наиболее близок к предлагаемому высокочастотный влагомер хлопковых матери-t

алов ИВХС-1, П. Р., содержащий блок питани , генератор измерительного блока, емкостной датчик, предварительный усилитель, амплитудный детектор, оконечный усилитель , квадратурный детектор и индикатор. Измерение емкости и проводимости производ т поочередно при помощи переключател , о влажности суд т по величинам раздельно измеренных составл ющих комплексной проводимости.

Недостатком данного влагомера  вл етс  низка  точность измерений, т. к. даже измерение обоих составл ющих комплексной проводимости хлопка-сырца не позвол ет учесть распределение влаги между его компонентами.

Дл  устранени  указанного выше недостатка необходимо измерение полной проч ю со со

4 К

водимое™ (сопротивлени ) хлопка-сырца и одного из его компонент, что позволит учесть распределение влаги по компонентам . : V

Цель изобретени  - повышение точности измерений влажности хлопка-сырца.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве измерени  влажности, содержащее высокочастотный генератор, датчик объемной влажности, последовательно соединённые детектор, усилитель. и индикатор, Дополнительно введены первый коммутатор высокочастотных сигналов, вход котороо соединён с выходом высокочастотного

енёратора, первый выход через введенный зторой коммутатор - с датчиком объемной лажности, второй выход второго коммутатора соединен с введенным датчиком поверхностной влажности, выходы датчиков влажности соединены с подстроечным аттенюатором , а второй выход первого коммутатора - с управл емым, аттенюатором, выходы управл емого и подстроёчного аттенюаторов соединены с входами сумматора, к выходу сумматора последовательно подсоединены усилитель высокой частоты, детектор , усилитель низкой частоты, демодул тор и интегратор, выход которого соединен с управл ющим входом управл емого аттенюатора и входом индикатора, а также тактовый генератор, выходы которого соединены с входами демодул тора и коммутатора высокочастотных сигналов. Датчик влажности выполнен в виде полого Цилиндра с кольцевыми электродами на знутренней поверхности.

На фиг. 1 представлена структурна  :хема влагомера; на фиг. 2 - рабоча  поверхность датчиков объемной и поверхностной влажности в развернутом виде.

Высокочастотный влагомер хлопка- сырца содержит высокочастотный генератор 1, первый коммутатор 2 высокочастотных сигналов, второй коммутатор 3 датчика, датчики объемной 4 и поверхностной 4-1 влажности, подстроечный аттенюатор 5, управл емый аттенюатор б, сумматор 7, индикатор 8, усилитель 9 высокой частоты , детектор 10, интегратор 11, усилитель 12 низкой частоты, демодул тор 13, тактовый генератор 14. Датчик содержит кольцевые электроды М1, МЗ, М5, соединённые между собой, и составные кольцевые электроды М2. М 4. каждый из которых состоит из п ти кольцевых полос с зазором между ними. Четные кольцевые полосы соединены меж- ,ду собой, нечетные - между собой.

ВЧ-влагомер хлопка-сырца работает Следующим образом. Высокочастотный ге- йератор 1 вырабатывает непрерывные колебани . Первый коммутатор 2 высокочастотных сигналов подключает выход генератора поочередно к входам измерительного и компенсационного каналов с частотой тактового генератора. Измерительный канал включает в себ  датчики объемной 4 и поверхностной 41 влажности и подстроечный аттенюатор 5, а компенсационный канал - управл емый аттенюатор 6, Сигнал в измерительном канале ослабл етс  за счет полного сопротивлени  датчиков 4, 41 влажности, заполненного материалом, а в компенсационном канале - управл емого аттенюатора 6. Затем сигналы поступают

5 через сумматор 7 на вход усилител  9 высокой частоты.

При неравенстве ослаблений сигналов в измерительном и компенсационном каналах ВЧ-колебани  на выходе сумматора мо0 дулированы по амплитуде меандром с частотой тактового генератора 14. Фаза меандра может принимать значени  0 и 180° в зависимости от того, в каком канале больше ослабление. Колебани  с выхода сумматора

5 у поступают через усилитель 9 высокой частоты на детектор 10. На выходе детектора получаетс  низкочастотный меандр (частота тактового генератора 14), который через усилитель 12 низкой частоты поступает на

0 демодул тор 13.,

На другой вход демодул тора 3 поступают сигналы с тактового генератора 14. Сиг- . нал с выхода демодул тора 13 поступает на вход интегратора 11. На выходе интеграто5 ра 11 получаетс  напр жение, пропорцио- нальное разности ослаблений в измерительном и компенсационном каналах . Это напр жение измен етс  до тех пор, пока ослаблени  в обоих каналах не уравн 0 ютс . При этом напр жение на выходе интегратора 11 пропорционально ослаблению в измерительном канале, следовательно, влажности контролируемого материала помещенного в датчик влажности. Это напр 5 жение поступает на вход индикатора 8.

Затем с помощью второго коммутатора 3 датчика производитс  соответственное подключение датчика 4 или 41 дл  измерени  влажности. Влажность хлопка-сырца

0 определ етс  по градуировочным зависимост м , полученным экспериментом с учетом распределени  влаги между компонентами .

При градуировке влагомера вы вл етс 

5 зависимость показаний датчиков 4 и 41 от влажности. Результаты экспериментов показали , что показани  датчика, объемной влажности 4 определ ютс  в основном интегральной влажностью хлопка-сырца, а датчика поверхностной влажности 41 вл&жностыо волокна. При совместной обработке полученных результатов по вл етс  возможность учесть распределение влаги между компонентами.

Подстройка нул  производитс  с по- поДстроёчного аттенюатора 5. Ком- му таци  Датчиков 4, 41 влажности

пр

роды М1, Ш, М5 соединены между собой (вь вод А) и подключены к общей шине пита- устройства. Нечетные полоски электррни до С)

М2 и М4 соединены между собой (вывод л посто нно подключены по высокой чаизводитс  следующим образом. Элект

стс те к измерительному каналу, а четные эле ктроды М2 и М4 также соединены между со(юй (вывод В) и подключены к коммутатору 3 датчика. При измерении влажности хлс пка-сырца коммутатор 3 датчика соедин ет между собой выводы В и С датчика. Пр 1 этом электроды М2 и М4 станов тс  сшошными по высокой частоте и служат

активными электродами. Зазоры между электродами составл ют от нескольких миллиметров до нескольких дес тков миллиметров , получаетс  датчик объемной влажности, В изготовленном нами макете влагомера зазор 10 мм. Толщина сло  материала , эффективно вли ющего на параметры измерительного сигнала, 30-40 мм.

Дл  измерени  влажности волокна коммутатор 3 соедин ет между собой выводы А и В датчика 4 влажности.

При этом получаетс  поверхностной датчик влажности. Зазор между полосками датчика составл ет дес тые доли миллиметра (в макете 0,7 мм). Соответственно толщина сло  материала, эффективно вли ющего на ослабление измерительного канала, эф фективно вли ющего на ослабление измерительного канала, 1,5-2 мм. При зтом измер етс  влажность волокна.

Ф о р мул а изо б ре те ни   1. Высокочастотный влагомер, содержащий последовательно соединенные высокочастотный генератор, первый коммутатор высокочастотных сигналов и управл емый аттенюатор, а также датчик объемной влажности , детектор, выход которого подключен к входу усилител  низкой частоты, и индикатор о т л и ч а ю щи и с -  тем, что, с целью повышени  точности при измерений влажности хлопка-сырца, введены датчик поверхностной влажности, второй коммутатор высокочастотных сигналов, последовательно t оединенные подстроечный аттенюатор, сумиатор и усилитель высокой частоты, выход которого соединен с детектором, последов этёльно соединенные демодул тор и инт 5гратор, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого аттенюатора и входу индикатора, а также тактовый генератор, выходы которого соединены соответственно с управл ющими входами пер юго коммутатора высокочастотных сигналов и демодул тора, при этом вход демодул тора подсоединен к выходу усилител 

низкой частоты, вход второго коммутатора высокочастотных сигналов соединен с вторым выходом первого коммутатора высокочастотных сигналов, а его выходы - соответственно с входами датчика объемной влажности и датчика поверхностной влажности, выходы которых подключены к входу ПоДстроечного аттенюатора.

2. Влагомер по п. 1, отличающий- с и тем, что датчики объемной и поверхностной влажности выполнены в виде полого цилиндра, внутренн   полостность которого служит дл  размещени  исследуемого материала , а на внутренней поверхности нанесены п ть кольцевых электродов, причём , чётн ые кольцевые электроды выполнены составными, состо щими из п ти кольцевых полос и соединены между собой, нечетные кольцевые электроды соединены между собой и  вл ютс  выходом датчика объемной влажности, четные кольцевые поосы  вл ютс  выходом датчика поверхнотной влажности, а нечетные - общей шиной датчиков объемной и поверхностной влажности.

«ИГ.1

УТЯТ/ТЛЯ

У5

Н4

///Л7//ЛЯ

НЗ

В .С