RU2130606C1 - Gear measuring moisture content of loose substances - Google Patents
Gear measuring moisture content of loose substances Download PDFInfo
- Publication number
- RU2130606C1 RU2130606C1 RU98105331/25A RU98105331A RU2130606C1 RU 2130606 C1 RU2130606 C1 RU 2130606C1 RU 98105331/25 A RU98105331/25 A RU 98105331/25A RU 98105331 A RU98105331 A RU 98105331A RU 2130606 C1 RU2130606 C1 RU 2130606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- capacitive humidity
- receiver
- substance
- container
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений влажности сыпучих веществ. The invention relates to measuring technique and can be used to measure the moisture content of bulk solids.
Известно устройство для оперативных измерений влажности зерна - патент США N 3,794,911. Опубл. в "Изобретения за рубежом. N 4, 1974 г. Устройство является емкостным влагомером и содержит корпус, приемник - емкостный преобразователь влажности, измерительную электрическую схему с процессором и регистрацией справочных данных и влажности образца зерна, механизм фиксации веса, насыпанного в приемник зерна, электрическую схему измерения веса и управления работой прибора, электрическую схему для введения поправки за отличие фактической температуры от справочной. A device for operational measurements of grain moisture is known - US patent N 3,794,911. Publ. in "Inventions abroad.
Основными недостатками прибора являются сложность конструкции и зависимость точности измерений от веса образца зерна, диэлектрических потерь, температуры, а также то, что устройство сориентировано только на измерение влажности зерна. The main disadvantages of the device are the design complexity and the dependence of the measurement accuracy on the weight of the grain sample, dielectric loss, temperature, and the fact that the device is focused only on measuring grain moisture.
Для измерения влажности сыпучих материалов известно устройство - авторское свидетельство N 815600, опубл. в "Бюллетень изобретений и открытий", N 11, 1981 г. (прототип). For measuring the moisture content of bulk materials, a device is known - copyright certificate N 815600, publ. in the "Bulletin of inventions and discoveries", N 11, 1981 (prototype).
Устройство содержит горизонтальный цилиндрический корпус, прессовое приспособление с поршнем (уплотнитель), взвешивающее устройство, емкостный преобразователь влажности - приемник исследуемого вещества, емкостный преобразователь веса, контрольно-измерительную аппаратуру (измерительную электрическую схему), при этом корпус установлен на взвешивающем устройстве, выполненном из двух пластинчатых электродов, образующих конденсатор, сигнал которого корректирует линейность результатов измерений. The device comprises a horizontal cylindrical body, a press device with a piston (seal), a weighing device, a capacitive moisture transducer — a receiver of the test substance, a capacitive weight transducer, instrumentation (measuring electric circuit), and the body is mounted on a weighing device made of two plate electrodes forming a capacitor, the signal of which corrects the linearity of the measurement results.
Измерение влажности выполняют следующим образом. Устройство ориентируют в горизонтальной плоскости, исследуемое вещество помещают в приемник, прессуют с определенным давлением. Выходная характеристика емкостного преобразователя влажности является мерой влажности образца вещества, она и регистрируется. Humidity measurement is performed as follows. The device is oriented in a horizontal plane, the test substance is placed in a receiver, pressed with a certain pressure. The output characteristic of a capacitive humidity transducer is a measure of the moisture content of a sample of a substance, and it is recorded.
Основными недостатками этого устройства являются: необходимость фиксированной установки устройства, его строгого ориентирования, т.к. имеется взвешивающее устройство; значительная зависимость результатов измерений от степени сжатия, качества работы весового механизма, температуры; зависимость результатов измерений от диэлектрических потерь. The main disadvantages of this device are: the need for a fixed installation of the device, its strict orientation, because there is a weighing device; a significant dependence of the measurement results on the degree of compression, the quality of the weight mechanism, temperature; dependence of measurement results on dielectric loss.
Перечисленные недостатки приводят к снижению производительности измерений и ограничению их точности, кроме этого конструкция устройства сложна. These disadvantages lead to a decrease in the measurement performance and a limitation of their accuracy, in addition, the design of the device is complicated.
Целью настоящего изобретения является повышение производительности измерений с повышением их точности и упрощением конструкции устройства. The aim of the present invention is to increase the measurement performance with increasing accuracy and simplifying the design of the device.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения влажности сыпучих веществ, содержащем корпус, приемник-емкостный преобразователь влажности, уплотнитель, измерительную электрическую схему, блок питания, емкостный преобразователь влажности выполнен в форме прямоугольной емкости из диэлектрического материала, с двух сторон ограничен двумя плоскими электродами, разделен общим электродом параллельно двум другим на две равные секции, причем одна из них разделена еще на две секции вторую и третью, при этом третья секция заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью, равной максимальной диэлектрической проницаемости исследуемых на влажность веществ, и выполнена с возможностью изменения диэлектрической проницаемости, кроме этого общий электрод установлен ниже верха емкости, а внешние электроды меньших размеров, чем стенки, установлены на его уровне и отдалены от дна и боковых поверхностей, уплотнитель установлен над приемником с возможностью освобождения окна приемника, измерительная электрическая схема включает последовательно соединенные генератор, мостовую схему, к которой подключены электроды емкостного преобразователя влажности, дифференциальный усилитель с выпрямлением, усилитель с изменяемым смещением, к выходу которого подключен узел обработки выходного сигнала по уровню, регистратор. This goal is achieved by the fact that in a device for measuring the moisture content of bulk substances containing a housing, a receiver-capacitive moisture converter, a sealant, a measuring electrical circuit, a power supply, a capacitive humidity converter is made in the form of a rectangular container of dielectric material, limited on two sides by two flat electrodes, is divided by a common electrode in parallel with two others into two equal sections, one of which is divided into two sections, the second and third, while the third section is filled with a material with a dielectric constant equal to the maximum dielectric constant of the substances studied for moisture, and made with the possibility of changing the dielectric constant, in addition, the common electrode is installed below the top of the tank, and external electrodes smaller than the walls are installed at its level and are remote from the bottom and lateral surfaces, a sealant is installed above the receiver with the possibility of releasing the receiver window, the measuring electrical circuit includes series-connected g generator, a bridge circuit to which the electrodes of a capacitive humidity transducer are connected, a differential amplifier with rectification, an amplifier with a variable bias, the output of which is connected to the output signal processing unit in terms of level, a recorder.
Емкостный преобразователь, он же приемник исследуемого вещества, представляет дифференциальный конденсатор. При наполненном приемнике сухим веществом разностная электрическая емкость равна 0, т.к. в первой и второй секциях одно вещество, а в третьей секции диэлектрическая проницаемость подобрана равной этой же характеристике сухого вещества. Если в веществе имеется влага, появляется разность в электрических емкостях из-за разных размеров первой и второй секций, т.е. разного количества влаги в первой секции и в двух других. Емкостная разность характеризует степень увлажненности исследуемого вещества. A capacitive transducer, also known as a receiver of an analyte, represents a differential capacitor. When the receiver is filled with dry matter, the differential electric capacity is 0, because in the first and second sections, one substance, and in the third section, the dielectric constant is selected equal to the same dry matter characteristic. If there is moisture in the substance, a difference appears in the electrical capacitance due to the different sizes of the first and second sections, i.e. different amounts of moisture in the first section and in the other two. Capacitive difference characterizes the degree of moisture of the test substance.
Отступление внешних электродов от дна и боковых поверхностей приемника снижает зависимость результатов измерений от неравномерного уплотнения. При такой конструкции неравномерное уплотнение может иметь место только в угловых участках. Установка электродов ниже верха приемника позволяет равномерно уплотнять вещества с малой плотностью, как мука, легким уплотнителем с формой поршня идентичной совместной форме первой и второй секций. Уплотнение других веществ, как зерно, почва, не требуется. The retreat of the external electrodes from the bottom and side surfaces of the receiver reduces the dependence of the measurement results on uneven compaction. With this design, uneven compaction can take place only in the corner sections. The installation of electrodes below the top of the receiver allows evenly compacting substances with a low density, like flour, with a lightweight sealant with a piston shape identical to the joint shape of the first and second sections. Compaction of other substances, such as grain, soil, is not required.
Для изменения диэлектрической проницаемости в третьей секции используют, например, такой прием. Эту секцию заполняют пластинами параллельно электродам из вещества с диэлектрической проницаемостью, максимальной для исследуемых сухих веществ. Каким-либо механизмом пластины отдельно могут выводиться из активной зоны между электродами. Так как исследуемые сухие вещества имеют небольшую диэлектрическую проницаемость от 5 до 2 (А.А. Лапшин. Электрические влагомеры. Госэнергоиздат, М., 1960, 114 стр.), подбор нужной диэлектрической проницаемости не является затруднительным. To change the dielectric constant in the third section using, for example, this technique. This section is filled with plates parallel to the electrodes of a substance with a dielectric constant maximum for the studied dry substances. By some mechanism, the plates can be separately removed from the core between the electrodes. Since the studied solids have a small dielectric constant from 5 to 2 (A. A. Lapshin. Electric moisture meters. Gosenergoizdat, Moscow, 1960, 114 pp.), The selection of the required dielectric constant is not difficult.
Конструкция с дифференциальным конденсатором позволяет использовать преимущества двухканальной электрической схемы с генератором, измерительным мостом, дифференциальным усилителем с выпрямлением, усилителем с изменяемым смещением, узлом обработки выходного сигнала по уровню и регистратором (Р. Тиль. "Электрические измерения неэлектрических величин. Энергоиздат, М., 1987, г., 192 с.). The design with a differential capacitor allows you to take advantage of a two-channel electrical circuit with a generator, a measuring bridge, a differential amplifier with rectification, a variable bias amplifier, an output signal processing unit by level and a recorder (R. Til. "Electrical measurements of non-electric quantities. Energoizdat, M., 1987, 192 p.).
Электроды дифференциального конденсатора подключены к двум плечам измерительного моста, запитанного сигналом генератора средней частоты, например 400 - 500 кГц. Дифференциальный усилитель вырабатывает разностный сигнал, пропорциональный разностной емкости приемника, усилитель с изменяемым смещением позволяет устанавливать на шкале регистратора отсчет 0. The differential capacitor electrodes are connected to the two shoulders of the measuring bridge, powered by the signal of a medium-frequency generator, for example 400 - 500 kHz. The differential amplifier produces a difference signal proportional to the difference capacitance of the receiver, the amplifier with a variable bias allows you to set the countdown to 0 on the recorder scale.
Узел обработки сигналов по уровню выполнен из последовательно соединенных переменных сопротивлений и переключателей, которые позволяют замкнуть в нужной точке цепочку сопротивлений на общий. Этот узел вместе с механизмом изменения диэлектрической проницаемости в третьей секции приемника позволяет плавно настроить прибор на измерение влажности любого сыпучего вещества без каких-либо предположений о его физических качествах и применения процессора с памятью. The level signal processing unit is made of series-connected variable resistances and switches, which allow you to close the resistance chain to a common point at the desired point. This unit, together with a mechanism for changing the dielectric constant in the third section of the receiver, allows you to smoothly configure the device to measure the moisture content of any bulk substance without any assumptions about its physical qualities and the use of a processor with memory.
Механическая конструкция прибора и работа дифференциальной измерительной электрической схемы обеспечивают стабильность работы устройства, снижают температурное влияние, влияние диэлектрических потерь, нелинейности в формировании выходного сигнала от степени увлажненности. Это объясняется тем, что вредные сигналы (помехи) в обоих каналах имеют одну природу и один знак и в дифференциальном усилителе ослабляют друг друга. В конечном итоге повышается производительность измерений с повышением точности результатов измерений и упрощением конструкции устройства. The mechanical design of the device and the operation of the differential measuring electrical circuit ensure the stability of the device, reduce the temperature effect, the influence of dielectric loss, nonlinearity in the formation of the output signal from the degree of moisture. This is because the harmful signals (interference) in both channels have the same nature and one sign and in the differential amplifier weaken each other. Ultimately, the measurement performance is increased by increasing the accuracy of the measurement results and simplifying the design of the device.
На фиг. 1, 2 и 3 показаны общая схема устройства, вид сверху на приемник и узел обработки выходного сигнала по уровню. 1 - приемник - емкостный преобразователь влажности. 2, 3 и 4 - первая, вторая и третья секции приемника. 5. Общий электрод. 6. Внешние электроды. 7. Измерительная электрическая схема. 8. Мостовая схема. 9. Дифференциальный усилитель с выпрямлением. 10. Усилитель с изменяемым смещением. 11. Узел обработки выходного сигнала по уровню. 12. Регистратор. 13. Генератор. 14. Блок питания. 15. Уплотнитель. 16. Переменные сопротивления. 17. Переключатели. In FIG. 1, 2 and 3 show a general diagram of the device, a top view of the receiver and the processing unit of the output signal by level. 1 - receiver - capacitive humidity transducer. 2, 3 and 4 - the first, second and third sections of the receiver. 5. Common electrode. 6. External electrodes. 7. Measuring circuitry. 8. The bridge circuit. 9. Differential amplifier with rectification. 10. Variable bias amplifier. 11. The node processing the output signal by level. 12. The registrar. 13. The generator. 14. The power supply. 15. Sealant. 16. Variable resistance. 17. Switches.
Все устройство выполнено в одном корпусе. Электронные элементы измерительной электрической схемы собраны на одной плате. Окно приемника выступает над верхним основанием корпуса. Уплотнитель 15 установлен над окном приемника. The whole device is made in one case. Electronic elements of the measuring electrical circuit are assembled on one board. The receiver window protrudes above the upper base of the housing. The
Градуировку шкалы регистратора выполняют по образцам известной влажности. Для удаления исследуемого вещества из приемника освобождают окно приемника от уплотнителя и прибор опрокидывают, малые размеры и вес прибора позволяют это делать. Calibration of the recorder scale is performed according to samples of known humidity. To remove the test substance from the receiver, the receiver window is freed from the seal and the device is tipped over, the small size and weight of the device allow this.
Измерение влажности делают следующим образом. Смещением усилителя 10 устанавливают отсчет 0. Исследуемое вещество насыпают в приемник 1 выше уровня электрода 5. Со шкалы регистратора 12 снимают влажность в процентах. Если вещество малой плотности, как мука, его насыпают до верха приемника, уплотняют и потом фиксируют влажность. Humidity measurement is as follows. The offset of the amplifier 10 sets the countdown 0. The test substance is poured into the receiver 1 above the level of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105331/25A RU2130606C1 (en) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Gear measuring moisture content of loose substances |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105331/25A RU2130606C1 (en) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Gear measuring moisture content of loose substances |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2130606C1 true RU2130606C1 (en) | 1999-05-20 |
Family
ID=20203773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98105331/25A RU2130606C1 (en) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Gear measuring moisture content of loose substances |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2130606C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109540980A (en) * | 2018-12-18 | 2019-03-29 | 华侨大学 | A kind of measurement of water ratio sensing device based on capacitor edge effect |
RU2716865C1 (en) * | 2019-06-06 | 2020-03-17 | Владимир Федорович Калугин | Device for measuring moisture content of loose substance |
RU2732477C1 (en) * | 2019-12-31 | 2020-09-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Method and device for measuring absolute moisture content of materials |
-
1998
- 1998-03-23 RU RU98105331/25A patent/RU2130606C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109540980A (en) * | 2018-12-18 | 2019-03-29 | 华侨大学 | A kind of measurement of water ratio sensing device based on capacitor edge effect |
CN109540980B (en) * | 2018-12-18 | 2024-02-23 | 华侨大学 | Water content measurement sensing device based on capacitance edge effect |
RU2716865C1 (en) * | 2019-06-06 | 2020-03-17 | Владимир Федорович Калугин | Device for measuring moisture content of loose substance |
RU2732477C1 (en) * | 2019-12-31 | 2020-09-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Method and device for measuring absolute moisture content of materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
McIntosh et al. | Fringing field capacitance sensor for measuring the moisture content of agricultural commodities | |
US3314493A (en) | Electrical weigh scale with capacitive transducer | |
GB882984A (en) | Apparatus for determining a property of a substance by capacitive means | |
RU2130606C1 (en) | Gear measuring moisture content of loose substances | |
US3488758A (en) | Apparatus for measuring a property of a material while processing it between movable members containing electrodes coupled to an oscillatory circuit | |
RU2167413C1 (en) | Device measuring water content in loose substances | |
Wobschall et al. | Wireless soil moisture sensor based on fringing capacitance | |
RU2281486C2 (en) | Device for measuring humidity and density | |
EP0171133B1 (en) | Electric moisture meter | |
SU1728765A1 (en) | Method for measuring humidity of solid and loose materials | |
RU2716865C1 (en) | Device for measuring moisture content of loose substance | |
SU1073674A1 (en) | Capacitive pickup for measuring physical chemical properties of porous and loose substances | |
CA2430204A1 (en) | Grain moisture sensor | |
RU2174678C1 (en) | Process estimating moisture content and density | |
GB396098A (en) | Apparatus for determining the moisture content of flour, corn, beet pulp, tobacco and other moisture containing substances | |
SU800853A1 (en) | Moisture-content meter for measuring fibrous material mousture-content | |
Boruch et al. | Measurement of dielectric properties for moisture determination of dextrins | |
Hilhorst et al. | A dielectric tensiometer | |
SU864095A1 (en) | Capacitive moisture-content meter | |
SU830225A1 (en) | Device for measuring moisture content of loose and fiber materials | |
RU2034288C1 (en) | Meter of grain moisture | |
SU1742688A1 (en) | Radio wave moisture sensor | |
JPS5917380B2 (en) | High frequency water content measuring device | |
SU1276978A1 (en) | Device for determining degree of mixing loose materials | |
RU1828543C (en) | Compression testing unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060324 |