RU2167413C1 - Device measuring water content in loose substances - Google Patents

Device measuring water content in loose substances Download PDF

Info

Publication number
RU2167413C1
RU2167413C1 RU99123807A RU99123807A RU2167413C1 RU 2167413 C1 RU2167413 C1 RU 2167413C1 RU 99123807 A RU99123807 A RU 99123807A RU 99123807 A RU99123807 A RU 99123807A RU 2167413 C1 RU2167413 C1 RU 2167413C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
digital processing
processing unit
electrodes
receiver
primary digital
Prior art date
Application number
RU99123807A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
О.В. Вшивкова
В.Ф. Калугин
И.В. Калугин
Original Assignee
Калугин Владимир Федорович
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 Калугин Владимир Федорович filed Critical Калугин Владимир Федорович
Priority to RU99123807A priority Critical patent/RU2167413C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2167413C1 publication Critical patent/RU2167413C1/en

Links

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device includes detector-humidity converter, compactor, electric measurement circuit. Humidity converter has three electrodes, one common and two external, it is made of dielectric material and comes in the form of rectangular vessel divided into three sections, first and second sections to take in tested substance and third section is filled with material with dielectric permittivity equal to dielectric permittivity of tested material. Three electrodes of detector-humidity converter are connected to bridge circuit. Electric circuit incorporates generator, bridge circuit, matching unit connected in series. Primary digital processing unit, microcontroller and indicator are connected in series and placed in electric circuit. Input of primary digital processing unit is connected to output of matching unit. Temperature compensation unit whose output is connected to input of primary digital processing unit is placed in electric circuit of device. All components of device are housed in one case, electrodes of converter come in the form of flat metal plates, elements of electric circuit are assembled on one board. Compactor is located above window of detector. EFFECT: simplified measurement process with increased accuracy and productivity. 1 dwg

Description

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности сыпучих веществ. The device 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 3794911. 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 the operational measurement of moisture content of grain - US patent N 3794911. Publ. in "Inventions abroad", N 4, 1974. The device is a capacitive moisture meter and contains a housing, a receiver - a capacitive humidity transducer, a measuring circuit with a processor and registration of reference data and moisture of a grain sample, a mechanism for fixing the weight poured into the grain receiver, an electrical circuit for measuring weight and controlling the operation of the device, an electrical circuit for amending the difference between the actual temperature and the reference temperature.

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 веществ известно устройство - патент РФ N 2130606, опубл. 20.05.99 г. в "Бюллетень изобретений и открытий", N 14 (прототип). To measure the moisture content of bulk solids, a device is known - RF patent N 2130606, publ. 05/20/99, in the "Bulletin of inventions and discoveries", N 14 (prototype).

Устройство содержит корпус, приемник - преобразователь влажности, уплотнитель, измерительную электрическую схему, блок питания, при этом преобразователь влажности выполнен в форме прямоугольной емкости из диэлектрического материала, с двух сторон ограничен внешними 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 диэлектрической проницаемости исследуемых на влажность веществ, кроме этого общий электрод установлен ниже верха емкости, а внешние электроды меньших размеров, чем размеры стенок емкости, установлены на уровне его и удалены от дна и боковых поверхностей емкости, уплотнитель установлен над приемником с возможностью освобождения окна приемника, при этом 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 сигнала по уровню, регистратор. The device comprises a housing, a receiver - a moisture converter, a sealant, a measuring electric circuit, a power supply, while the humidity converter is made in the form of a rectangular container of dielectric material, bounded on two sides by external flat electrodes, divided by a common electrode in parallel with two others into two equal sections, moreover, one of them 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 dielectric constant and substances tested for humidity, in addition, the common electrode is installed below the top of the container, and the external electrodes of smaller sizes than the dimensions of the walls of the container are installed at its level and are removed from the bottom and side surfaces of the container, the sealant is installed above the receiver with the possibility of releasing the receiver window, when this measuring circuit includes a series-connected generator, a bridge circuit to which are connected the electrodes of a capacitive humidity transducer, a differential amplifier with rectification, ilitel with variable displacement, which is connected to the output node of the signal processing level, the registrar.

Измерение влажности выполняют следующим образом. В зависимости от характера продукта выбирают режим. Ручкой "Уст.0" устанавливают 0. Исследуемое вещество насыпают в приемник выше уровня общего электрода. Со шкалы регистратора снимают влажность в процентах. При повышенной влажности результат измерения корректируют по специальным таблицам. Эти таблицы составлены по результатам ранее выполненных торировочных измерений. Humidity measurement is performed as follows. Depending on the nature of the product, the mode is selected. Use the "Set 0" knob to set 0. The test substance is poured into the receiver above the level of the common electrode. Humidity is removed from the recorder scale as a percentage. At high humidity, the measurement result is adjusted according to special tables. These tables are based on the results of previously performed calibration measurements.

У этого устройства есть недостатки. Необходимо выполнять торировочные измерения с веществами, подлежащими анализу, т.к. результат измерений зависит от плотности и других физико-химических свойств веществ. This device has disadvantages. It is necessary to perform calibration measurements with substances to be analyzed, since The measurement result depends on the density and other physicochemical properties of the substances.

Кроме этого при повышенной влажности нарушается линейность показаний из-за заметного влияния диэлектрических потерь, что также требует торировочных измерений с разными веществами для разной степени увлажненности. In addition, with increased humidity, the linearity of the readings is violated due to the noticeable influence of dielectric losses, which also requires calibration measurements with different substances for different degrees of moisture.

Необходимо выбирать режим для конкретных веществ и использовать торировочные таблицы. Вместе с этими недостатками отсутствует возможность температурной компенсации. Все это накладывает ограничения на точность и производительность измерений. It is necessary to choose a regimen for specific substances and use calibration tables. Together with these shortcomings, there is no possibility of temperature compensation. All this imposes limitations on the accuracy and performance of measurements.

Целью настоящего изобретения является упрощение процесса измерений, повышение производительности и точности измерений. The aim of the present invention is to simplify the measurement process, increasing productivity and accuracy of measurements.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения влажности сыпучих веществ, содержащем корпус, приемник-преобразователь влажности в форме прямоугольной емкости из диэлектрического материала, с двух сторон ограниченного внешними плоскими электродами, разделенного общим электродом параллельно двум другим на две равные секции, одна из которых разделена на две секции - вторую и третью, при этом третья секция заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью, равной диэлектрической проницаемости исследуемых веществ, общий электрод установлен ниже верха емкости, а внешние электроды имеют меньшие размеры, чем размеры стенок емкости, установлены на уровне общего электрода и удалены от дна и боковых поверхностей емкости, уплотнитель, который установлен над окном приемника с возможностью освобождения окна, электрическую измерительную схему с соединенными последовательно генератором, мостовой схемой, к которой подключены электроды преобразователя, регистратор и блок питания, введен согласующий блок, вход которого соединен с выходами мостовой схемы, а выход соединен с входом регистратора, регистратор выполнен из последовательно соединенных узла первичной цифровой обработки, микроконтроллера и индикатора, кроме этого введен узел температурной компенсации, который составлен из датчика температуры, встроенного в приемник, усилителя, вход которого соединен с датчиком температуры, а выход с входом узла первичной цифровой обработки. This goal is achieved by the fact that in the device for measuring the moisture content of bulk solids, comprising a housing, a humidity receiver in the form of a rectangular container of dielectric material, bounded on two sides by external flat electrodes, 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 dielectric constant of the studied substances, the common electrode is installed below the top of the container, and the external electrodes are smaller than the dimensions of the walls of the container, installed at the level of the common electrode and are removed from the bottom and side surfaces of the container, a sealant that is installed above the receiver window with the possibility of releasing the window, an electrical measuring circuit with connected sequentially by a generator, a bridge circuit, to which the converter electrodes, a recorder and a power supply are connected, a matching block is introduced, the input of which is connected to the outputs of the bridge circuit, and the output is connected to the input of the recorder, the recorder is made up of series-connected primary digital processing units, a microcontroller and an indicator; in addition, a temperature compensation unit is introduced, which is composed of a temperature sensor built into the receiver, an amplifier, the input of which is connected to the temperature sensor, and the output with the input primary digital processing unit.

В устройство введены согласующий блок, микроконтроллер. Их согласованные функции позволяют выполнить преобразование после мостовой схемы двух аналоговых сигналов в цифровые, произвести арифметико-логические действия и получить однозначный результат без выбора режима, использования торировочных таблиц. Предварительно торировочные испытания выполняются только с одним выбранным базовым веществом или эталонным веществом (образцом) с эквивалентом влажности. A matching unit, a microcontroller, is introduced into the device. Their coordinated functions make it possible to convert two analog signals into digital after a bridge circuit, perform arithmetic and logical operations and obtain an unambiguous result without choosing a mode or using calibration tables. Pre-calibration tests are performed with only one selected base substance or reference substance (sample) with an equivalent moisture content.

Конструкция двухсекционного приемника позволяет использовать различия в физических зависимостях параметров электрических сигналов. Параметры электрических сигналов на выходах мостовой схемы зависят от степени увлажненности и плотности вещества в секциях приемника. При этом влияние влажности в первой секции более заметно, т. к. здесь влияние диэлектрических потерь сказывается больше из-за близости вещества к боковому электроду. Во второй секции более заметно влияние плотности. От плотности зависит величина диэлектрической проницаемости. Влияние диэлектрических потерь резко снижено, т.к. вещество удалено от бокового электрода. The design of the two-section receiver allows you to use the differences in the physical dependences of the parameters of the electrical signals. The parameters of the electrical signals at the outputs of the bridge circuit depend on the degree of moisture and density of the substance in the sections of the receiver. At the same time, the influence of humidity in the first section is more noticeable, since here the influence of dielectric losses is affected more due to the proximity of the substance to the side electrode. In the second section, the effect of density is more noticeable. The dielectric constant depends on the density. The effect of dielectric loss is sharply reduced, because the substance is removed from the side electrode.

Логические заключения и результаты многочисленных опытов подтверждают правомерность формулы

Figure 00000002

где A и B, A0 и B0 - результаты измерения параметра (амплитуды) электрического сигнала на внешних электродах приемника с исследуемым веществом и базовым или эталонным образцом;
к - коэффициент, полученный для базового вещества или эталонного образца с эквивалентом влажности.The logical conclusions and the results of numerous experiments confirm the validity of the formula
Figure 00000002

where A and B, A 0 and B 0 are the results of measuring the parameter (amplitude) of the electrical signal at the external electrodes of the receiver with the test substance and the base or reference sample;
k is the coefficient obtained for the base substance or reference sample with the equivalent of moisture.

Согласующий блок состоит из двух аналоговых усилителей с выпрямлением и регулируемым смещением. Этот блок согласует высокие выходные сопротивления мостовой схемы и входные сопротивления узла первичной цифровой обработки. The matching unit consists of two analog amplifiers with rectification and adjustable bias. This block matches the high output impedances of the bridge circuit and the input impedances of the primary digital processing unit.

Узел первичной цифровой обработки включает коммутирующий вход и аналого-цифровой преобразователь. Режим работы узла первичной цифровой обработки обеспечивается микроконтроллером. The primary digital processing unit includes a switching input and an analog-to-digital converter. The operation mode of the primary digital processing unit is provided by the microcontroller.

Микроконтроллер включает встроенные устройство памяти и арифметико-логическое устройство. Программа микроконтроллера включает элементы управления узлом первичной цифровой обработки и индикатором, элементы арифметико-логических действий для цифрового решения приведенного алгоритма. The microcontroller includes an integrated memory device and an arithmetic logic device. The microcontroller program includes controls for the primary digital processing unit and indicator, elements of arithmetic and logic actions for digital solution of the above algorithm.

Индикатор осуществляет индикацию востребованных сведений, управляется микроконтроллером. Он может быть жидкокристаллическим. The indicator provides an indication of the requested information, is controlled by a microcontroller. It may be liquid crystal.

Узел температурной компенсации включает датчик температуры и усилитель. Ввод сигнала усилителя в узел первичной цифровой обработки обеспечивается микроконтроллером. Программа контроллера позволяет исправлять результат измерения за отличие фактических температур среды и вещества от исходных. The temperature compensation unit includes a temperature sensor and an amplifier. The input of the amplifier signal to the primary digital processing unit is provided by a microcontroller. The controller program allows you to correct the measurement result for the difference between the actual temperature of the medium and substance from the original.

Механическая, аналоговая и цифровая электрические схемы прибора обеспечивают стабильные высокопроизводительные и точные измерения без выбора режима и использования торировочных таблиц. Mechanical, analog and digital electrical circuits of the device provide stable high-performance and accurate measurements without choosing a mode and using calibration tables.

На чертеже показана схема устройства. 1 - приемник-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 - генератор. 10 - блок питания. 11 - уплотнитель. 12 - согласующий блок. 13 - узел первичной цифровой обработки. 14 - микроконтроллер. 15 - индикатор. 16 - узел температурной компенсации. The drawing shows a diagram of a device. 1 - receiver-converter of humidity. 2, 3 and 4 - the first, second and third sections of the receiver. 5 - common electrode. 6 - external electrodes. 7 - measuring electrical circuit. 8 - bridge circuit. 9 - generator. 10 - power supply. 11 - a sealant. 12 - matching unit. 13 - node primary digital processing. 14 - microcontroller. 15 - indicator. 16 - node temperature compensation.

Устройство выполнено в одном корпусе. Приемник может быть выполненным как в корпусе, так и отделяемым. Уплотнитель установлен над окном приемника с возможностью освобождения окна. Торирование регистратора выполняют по образцам известной влажности или эталонному образцу с известным эквивалентом влажности. The device is made in one housing. The receiver can be made both in the housing and detachable. The seal is installed above the receiver window with the possibility of releasing the window. The recorder is calibrated using samples of known moisture or a reference sample with a known moisture equivalent.

Измерение влажности выполняют следующим образом. Прибор включают в электрическую сеть. Электрическая схема прибора по заданной программе получает вводные данные: уровень сигналов, снятых с боковых электродов при незаполненном приемнике, температурный поправочный коэффициент. Исследуемое вещество насыпают в приемник 1 выше уровня электрода 5. По заданной программе электрическая схема выполняет все арифметико-логические действия для получения результата, включая поправку за температуру образца и окружающей среды. С индикатора снимают влажность исследуемого вещества. Humidity measurement is performed as follows. The device is included in the electrical network. The electrical circuit of the device according to a given program receives input data: the level of signals taken from the side electrodes with an empty receiver, the temperature correction coefficient. The test substance is poured into the receiver 1 above the level of the electrode 5. According to a given program, the electrical circuit performs all arithmetic-logical actions to obtain a result, including correction for the temperature of the sample and the environment. The moisture content of the test substance is removed from the indicator.

Claims (1)

Устройство для измерения влажности сыпучих веществ, содержащее корпус, приемник-преобразователь влажности в форме прямоугольной емкости из диэлектрического материала, с двух сторон ограниченной внешними плоскими электродами, разделенной общим электродом параллельно двум другим на две равные секции, одна из которых разделена на две секции - вторую и третью, при этом третья секция заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью, равной диэлектрической проницаемости исследуемых веществ, общий электрод установлен ниже верха емкости, а внешние электроды имеют меньшие размеры, чем размеры стенок емкости, установлены на уровне общего электрода и удалены от дна и боковых поверхностей емкости, уплотнитель, который установлен над окном приемника с возможностью освобождения окна, электрическую измерительную схему с соединенными последовательно генератором, мостовой схемой, к которой подключены электроды приемника-преобразователя, регистратор и блок питания, отличающееся тем, что в электрическую измерительную схему введен согласующий блок, вход которого соединен с выходами мостовой схемы, регистратор включает последовательно соединенные узел первичной цифровой обработки, микроконтроллер и индикатор, при этом вход узла первичной цифровой обработки соединен с выходом согласующего блока, в электрическую измерительную схему введен также узел температурной компенсации, который содержит последовательно соединенные датчик температуры и усилитель, причем датчик температуры вмонтирован в приемник, а выход усилителя соединен с входом узла первичной цифровой обработки. A device for measuring the moisture content of bulk solids, comprising a housing, a humidity receiver in the form of a rectangular container of dielectric material, bounded on two sides by external flat electrodes, 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 the third, while the third section is filled with a material with a dielectric constant equal to the dielectric constant of the test substances, the common electrode is installed below the top of the capacitor ty, and the external electrodes are smaller than the dimensions of the walls of the tank, are installed at the level of the common electrode and are removed from the bottom and side surfaces of the tank, a sealant that is installed above the receiver window with the possibility of releasing the window, an electrical measuring circuit with a generator connected in series, a bridge circuit to which the electrodes of the receiver-converter, the recorder and the power supply are connected, characterized in that a matching unit is inserted into the electrical measuring circuit, the input of which is connected to by the steps of the bridge circuit, the recorder includes a series-connected primary digital processing unit, a microcontroller and an indicator, while the input of the primary digital processing unit is connected to the output of the matching unit, a temperature compensation unit is introduced into the electrical measuring circuit, which contains a temperature sensor and an amplifier connected in series, moreover a temperature sensor is mounted in the receiver, and the output of the amplifier is connected to the input of the primary digital processing unit.
RU99123807A 1999-11-11 1999-11-11 Device measuring water content in loose substances RU2167413C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99123807A RU2167413C1 (en) 1999-11-11 1999-11-11 Device measuring water content in loose substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99123807A RU2167413C1 (en) 1999-11-11 1999-11-11 Device measuring water content in loose substances

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2167413C1 true RU2167413C1 (en) 2001-05-20

Family

ID=20226877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99123807A RU2167413C1 (en) 1999-11-11 1999-11-11 Device measuring water content in loose substances

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167413C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU207872U1 (en) * 2021-08-27 2021-11-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» Measuring system for determining moisture content and impurities of agricultural products

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU207872U1 (en) * 2021-08-27 2021-11-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» Measuring system for determining moisture content and impurities of agricultural products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4555661A (en) Method and apparatus for determining dielectric constant
US5483172A (en) Radio frequency measuring apparatus
KR20120106513A (en) Apparatus for measuring moisture in a moisture-containing material and method thereof using this apparatus
RU2167413C1 (en) Device measuring water content in loose substances
US4321544A (en) Method and improved apparatus for obtaining temperature-corrected readings of ion levels and readings of solution temperature
Wu et al. A grain moisture model based on capacitive sensor
RU2281486C2 (en) Device for measuring humidity and density
RU2130606C1 (en) Gear measuring moisture content of loose substances
US3593118A (en) Apparatus for measuring the electrical conductivity of liquids having dielectric-faced electrodes
RU2174678C1 (en) Process estimating moisture content and density
SU1728765A1 (en) Method for measuring humidity of solid and loose materials
RU2332659C1 (en) Method of measurement of fluid physical properties
SU684422A1 (en) Automatic electronic moisture content meter
RU73488U1 (en) SENSOR OF MECHANICAL AND ELECTRIC LIQUID PARAMETERS
SU1056029A1 (en) Method of measuring humidity
EP1308725A1 (en) Method for moisture measurement in concrete with the help of electromagnetic fields
SU913279A1 (en) Device for measuring material physical chemical parameters
Boruch et al. Measurement of dielectric properties for moisture determination of dextrins
RU2303787C1 (en) Method for measuring of dielectric penetrability of liquid and flat solid dielectrics
SU591754A1 (en) Instrument for measuring humidity of substances
SU824900A3 (en) Humudity gage
SU864095A1 (en) Capacitive moisture-content meter
SU864094A1 (en) Moisture-content meter
FI64011C (en) FRAMEWORK FOR ORDERING FOR THE MAINTENANCE OF FUELS ELLER VATTENHALT
SU1718089A1 (en) Method of measuring moisture content