RU2585255C2 - Moisture meter-dielcometer (versions) - Google Patents
Moisture meter-dielcometer (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585255C2 RU2585255C2 RU2013123596/07A RU2013123596A RU2585255C2 RU 2585255 C2 RU2585255 C2 RU 2585255C2 RU 2013123596/07 A RU2013123596/07 A RU 2013123596/07A RU 2013123596 A RU2013123596 A RU 2013123596A RU 2585255 C2 RU2585255 C2 RU 2585255C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- measuring cell
- dielcometer
- insulator
- fixed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/04—Investigating moisture content
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Описание технического решенияDescription of the technical solution
Техническое решение относится к измерительной технике и предназначено для измерения диэлектрической проницаемости и влажности материалов. Техническое решение может быть также применено для контроля концентрации смеси веществ, плотности и других физических параметров, влияющих на диэлектрическую проницаемость.The technical solution relates to measuring technique and is intended to measure the dielectric constant and humidity of materials. The technical solution can also be applied to control the concentration of a mixture of substances, density and other physical parameters that affect the dielectric constant.
Известен влагомер-диэлькометр (Патент № RU 2285913, опубл. 20.10.2006 г.), содержащий первичный преобразователь, подключенный к электронному блоку, содержащему автогенератор, причем первичный преобразователь образован металлическим основанием в виде цилиндра и внутренним проводником, расположенным внутри цилиндра параллельно его боковым стенкам, один конец внутреннего проводника подключен к автогенератору.Known moisture meter-dielcometer (Patent No. RU 2285913, publ. 20.10.2006), containing a primary Converter connected to an electronic unit containing an oscillator, and the primary sensor is formed by a metal base in the form of a cylinder and an inner conductor located inside the cylinder parallel to its side walls, one end of the inner conductor is connected to the oscillator.
В данном влагомере-диэлькометре диэлектрическая проницаемость контролируемого материала определяется по частоте автогенератора, в частотозадающую цепь которого включен в качестве резонатора первичный преобразователь. Первичный преобразователь представляет собой отрезок длинной линии, электрическая длина которого определяется заполняющим его контролируемым материалом. Но на частоту автогенератора влияет также конструкция элемента связи резонатора с активным элементом автогенератора и другие факторы, в том числе длина кабеля между этим элементом связи и автогенератором. В результате известный влагомер-диэлькометр имеет низкую точность измерения. Второй недостаток данного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает измерение мнимой составляющей комплексной диэлектрической проницаемости - тангенса диэлектрических потерь.In this moisture meter-dielcometer, the dielectric constant of the controlled material is determined by the frequency of the oscillator, in the frequency setting circuit of which a primary converter is included as a resonator. The primary converter is a segment of a long line whose electrical length is determined by the controlled material filling it. But the frequency of the oscillator is also affected by the design of the coupling element of the resonator with the active element of the oscillator and other factors, including the length of the cable between this communication element and the oscillator. As a result, the known hygrometer-dielcometer has a low measurement accuracy. The second disadvantage of this device is that it does not provide the measurement of the imaginary component of the complex dielectric constant - the dielectric loss tangent.
В описании к патенту № RU 2285913 указано, что при заполнении первичного преобразователя водой частота автогенератора уменьшилась до 9 МГц по сравнению с 13 МГц для преобразователя, заполненного воздухом, т.е. всего в 1,5 раза, хотя электрическая длина первичного преобразователя увеличилась при заполнении водой примерно в 9 раз (квадратный корень из относительной диэлектрической проницаемости воды). Таким образом, известное техническое решение обеспечивает лишь косвенное измерение диэлектрической проницаемости - по градуировочным характеристикам.The description of the patent No. RU 2285913 indicates that when the primary converter is filled with water, the frequency of the self-oscillator decreased to 9 MHz compared to 13 MHz for a converter filled with air, i.e. only 1.5 times, although the electric length of the primary transducer increased when filling with water by about 9 times (the square root of the relative permittivity of water). Thus, the known technical solution provides only an indirect measurement of the dielectric constant - according to the calibration characteristics.
В том же описании также указано, что «для обеспечения величины регистрируемого сигнала, достаточной для измерения и преобразования информативного сигнала», необходимо «высокое значение (не менее 10) добротности» резонатора, образованного первичным преобразователем. При измерении материалов с большими диэлектрическими потерями для достижения такой высокой добротности в данном устройстве внутренний проводник выполняют покрытым диэлектрической оболочкой, причем толщину такого покрытия подбирают в зависимости от электрофизических параметров контролируемого материала. Но при покрытии внутреннего проводника диэлектрической оболочкой снижается чувствительность влагомера-диэлькометра к диэлектрической проницаемости контролируемого материала, что приводит к дополнительному снижению точности измерений.The same description also states that “in order to provide a recorded signal sufficient to measure and convert an informative signal”, a “high value (not less than 10) of the Q factor” of the resonator formed by the primary transducer is necessary. When measuring materials with high dielectric losses, in order to achieve such a high quality factor in this device, the inner conductor is coated with a dielectric sheath, and the thickness of such a coating is selected depending on the electrophysical parameters of the material being monitored. But when the inner conductor is coated with a dielectric sheath, the sensitivity of the moisture meter-dielcometer to the dielectric constant of the controlled material decreases, which leads to an additional decrease in the measurement accuracy.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является влагомер-диэлькометр (Заявка на полезную модель № RU 2012148490/07 (077877) от 14.11.2012), содержащий первичный преобразователь и электронный блок, подключенный к первичному преобразователю через измерительную ячейку, первичный преобразователь образован металлическим основанием и металлическим прутком, первый конец которого размещен в отверстии, выполненном в основании, и закреплен через изолятор из диэлектрика, к первому концу металлического прутка подсоединен сигнальный проводник измерительной ячейки, измерительная ячейка содержит как минимум один детектор, подключенный к сигнальному проводнику, электронный блок содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is a moisture meter-dielcometer (Application for utility model No. RU 2012148490/07 (077877) of 11/14/2012) containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary the transducer is formed by a metal base and a metal bar, the first end of which is placed in the hole made in the base, and is fixed through a dielectric insulator to the first end of the metal weft signal conductor connected measuring cells, the measuring cell comprises at least one detector coupled to the signal conductor, the electronic unit comprises a tunable frequency of a harmonic signal generator.
Данное устройство имеет недостаточные функциональные возможности.This device has insufficient functionality.
Целью предлагаемого технического решения является обеспечение высокой точности измерений диэлектрической проницаемости и влажности материалов при расширении функциональных возможностей, а именно:The aim of the proposed technical solution is to provide high accuracy measurements of the dielectric constant and humidity of materials while expanding the functionality, namely:
- обеспечение высокой точности измерений жидких материалов непосредственно в резервуарах на разных уровнях;- ensuring high accuracy measurements of liquid materials directly in tanks at different levels;
- обеспечение высокой точности измерений проб материалов, например, в лабораторных условиях;- ensuring high accuracy of measurement of samples of materials, for example, in laboratory conditions;
- обеспечение высокой точности измерений материалов в трубопроводе под давлением;- ensuring high accuracy of measurements of materials in the pipeline under pressure;
- обеспечение высокой точности измерений материалов с абразивными свойствами в условиях жестких механических воздействий на первичный преобразователь.- providing high accuracy measurements of materials with abrasive properties in conditions of severe mechanical stress on the primary transducer.
Для достижения поставленной цели предлагаются пять вариантов влагомера-диэлькометра. Указанные варианты характеризуются единым общим изобретательским замыслом и обеспечивают повышение точности измерений диэлектрической проницаемости и влажности материалов.To achieve this goal, there are five options for a moisture meter-dielcometer. These options are characterized by a single common inventive concept and provide improved measurement accuracy of the dielectric constant and humidity of materials.
В первом варианте поставленная цель достигается тем, что во влагомере-диэлькометре, содержащем первичный преобразователь и электронный блок, подключенный к первичному преобразователю через измерительную ячейку, первичный преобразователь образован металлическим основанием и металлическим прутком, первый конец которого размещен в отверстии, выполненном в основании, и закреплен через изолятор из диэлектрика, к первому концу металлического прутка подсоединен сигнальный проводник измерительной ячейки, измерительная ячейка содержит как минимум один детектор, подключенный к сигнальному проводнику, электронный блок содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала, согласно предлагаемому техническому решению, металлическое основание выполнено в виде прямоугольной рамки, погружаемой в контролируемый материал, отверстие с размещенным в нем первым концом металлического прутка выполнено на первой стороне рамки, металлический пруток установлен внутри рамки параллельно ее боковым сторонам, на первой стороне рамки соосно с выполненным в ней отверстием установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, на металлическом корпусе установлена муфта, через которую выведен кабель, соединяющий измерительную ячейку с электронным блоком, металлический корпус и муфта выполнены герметичными.In the first embodiment, the goal is achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and fixed through a dielectric insulator, the signal conductor of the measuring cell is connected to the first end of the metal bar, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency-tunable harmonic signal generator, according to the proposed technical solution, the metal base is made in the form of a rectangular frame immersed in a controlled material, the hole with the first end of the metal bar placed in it is made on the first side frames, a metal bar is installed inside the frame parallel to its lateral sides, on the first side of the frame coaxially with the hole made in it a metal case is installed, made in the form of a glass with a hole in its bottom, an insulator is installed inside the glass and fixed at the bottom of the glass, a measuring cell is installed inside the metal case, and the measuring cell detector is connected directly to the first end of the bar, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal a clutch is installed on the metal housing inside the metal housing, through which a cable is connected connecting the measuring cell to the electronic unit, the metal housing and ufta are sealed.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по первому варианту, металлический пруток вторым своим концом закреплен на второй стороне рамки, противоположной первой стороне, причем, в месте соединения второго конца прутка с рамкой между ними образован электрический контакт.This goal is also achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer, made according to the first embodiment, the metal rod with its second end is fixed to the second side of the frame opposite the first side, and at the junction of the second end of the rod with the frame between them an electrical contact is formed.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по первому варианту, первичный преобразователь закреплен на стержне, обеспечивающем возможность погружения рамки в резервуар с контролируемым жидким материалом. При этом кабель между электронным блоком и измерительной ячейкой выполнен длиной большей, чем глубина погружения рамки.This goal is also achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer, made according to the first embodiment, the primary transducer is mounted on a rod, allowing the frame to be immersed in a tank with a controlled liquid material. In this case, the cable between the electronic unit and the measuring cell is made longer than the immersion depth of the frame.
Поставленная цель достигается также тем, что влагомер-диэлькометр, выполненный по первому варианту, снабжен кассетой, в которую устанавливается рамка и заливается контролируемый жидкий материал, причем кассета выполнена из металла и ее размеры выбраны с таким расчетом, чтобы внутрь кассеты рамка входила с минимальным зазором между стенками кассеты и боковыми сторонами рамки. Высота кассеты превышает высоту рамки. На первой и второй сторонах рамки выполнены отверстия, обеспечивающие при погружении рамки в кассету с жидким материалом поступление в рамку жидкости и выход из нее воздуха.This goal is also achieved by the fact that the moisture meter-dielcometer, made according to the first embodiment, is equipped with a cassette in which the frame is installed and the controlled liquid material is poured, the cassette being made of metal and its dimensions selected so that the frame enters the cassette with a minimum clearance between the walls of the cassette and the sides of the frame. The height of the cartridge exceeds the height of the frame. Holes are made on the first and second sides of the frame, which ensure that when the frame is immersed in a cassette with liquid material, air enters and exits the liquid from the frame.
Во втором варианте поставленная цель достигается тем, что во влагомере-диэлькометре, содержащем первичный преобразователь и электронный блок, подключенный к первичному преобразователю через измерительную ячейку, первичный преобразователь образован металлическим основанием и металлическим прутком, первый конец которого размещен в отверстии, выполненном в основании, и закреплен через изолятор из диэлектрика, к первому концу металлического прутка подсоединен сигнальный проводник измерительной ячейки, измерительная ячейка содержит как минимум один детектор, подключенный к сигнальному проводнику, электронный блок содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала, согласно предлагаемому техническому решению, металлическое основание выполнено в виде полого цилиндра, погружаемого в контролируемый материал, отверстие с размещенным в нем первым концом металлического прутка выполнено на первом торце цилиндра, металлический пруток расположен внутри цилиндра вдоль его оси, в боковой стенке цилиндра выполнены продольные щели, на первом торце цилиндра соосно с выполненным в нем отверстием установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, на металлическом корпусе установлена муфта, через которую выведен кабель, соединяющий измерительную ячейку с электронным блоком, металлический корпус и муфта выполнены герметичными.In the second embodiment, the goal is achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and fixed through a dielectric insulator, the signal conductor of the measuring cell is connected to the first end of the metal bar, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency-tunable harmonic signal generator, according to the proposed technical solution, the metal base is made in the form of a hollow cylinder immersed in a controlled material, the hole with the first end of the metal rod placed in it is made on the first end of the cylinder, a metal bar is located inside the cylinder along its axis, longitudinal slots are made in the side wall of the cylinder, at the first end of the cylinder coaxially with the hole made in it, a metal case is installed, made in the form of a glass with a hole in its bottom, an insulator is installed inside the glass and fixed at the bottom of the glass, a measuring cell is installed inside the metal case, and the measuring cell detector is connected directly to the first end of the bar, and the common the conductor of the measuring cell is connected to the metal housing inside it, a sleeve is installed on the metal housing through which a cable is connected connecting the measuring cell to the electric The unit, the metal casing and the coupling are sealed.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по второму варианту, металлический пруток вторым своим концом закреплен на втором торце цилиндра, причем, в месте соединения второго конца прутка с цилиндром между ними образован электрический контакт.This goal is also achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer, made according to the second embodiment, the metal rod with its second end is fixed to the second end of the cylinder, and, at the junction of the second end of the rod with the cylinder, an electrical contact is formed between them.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по второму варианту, первичный преобразователь закреплен на стержне, обеспечивающем возможность погружения цилиндра в резервуар с контролируемым жидким материалом. При этом кабель между электронным блоком и измерительной ячейкой выполнен длиной большей, чем глубина погружения цилиндра.This goal is also achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer, made according to the second embodiment, the primary transducer is mounted on a rod, which allows the cylinder to be immersed in a tank with a controlled liquid material. In this case, the cable between the electronic unit and the measuring cell is made longer than the immersion depth of the cylinder.
Поставленная цель достигается также тем, что влагомер-диэлькометр, выполненный по второму варианту, снабжен кассетой, в которую устанавливается цилиндр и заливается контролируемый жидкий материал, причем кассета выполнена из металла и ее размеры выбраны с таким расчетом, чтобы внутрь кассеты цилиндр входил с минимальным зазором между стенками кассеты и боковой стенкой цилиндра. Высота кассеты превышает высоту цилиндра. На первом и втором торцах цилиндра выполнены отверстия, обеспечивающие при погружении цилиндра в кассету с жидким материалом поступление в цилиндр жидкости и выход из него воздуха.This goal is also achieved by the fact that the moisture meter-dielcometer, made according to the second embodiment, is equipped with a cartridge into which a cylinder is installed and a controlled liquid material is poured, the cartridge being made of metal and its dimensions selected so that the cylinder enters the cartridge with a minimum clearance between the walls of the cartridge and the side wall of the cylinder. The height of the cartridge exceeds the height of the cylinder. Holes are made on the first and second ends of the cylinder, which ensure that when the cylinder is immersed in a cassette with liquid material, liquid enters and leaves the cylinder.
Закрепление первичного преобразователя на стержне для влагомеров-диэлькометров первого и второго вариантов позволяет производить измерения непосредственно в резервуаре на разных уровнях, что необходимо, например, для контроля отделения воды из водонефтяной или водомазутной смеси.The fastening of the primary transducer on the rod for moisture meters-dielcometers of the first and second options allows measurements to be made directly in the tank at different levels, which is necessary, for example, to control the separation of water from a water-oil or water-oil mixture.
Введение в состав влагомера-диэлькометра металлической кассеты, стенки которой в совокупности с поверхностью металлического основания образуют экранный проводник, обеспечивает точное измерение проб жидких материалов.The introduction of a metal cartridge into the composition of the moisture meter-dielcometer, the walls of which together with the surface of the metal base form a screen conductor, ensures accurate measurement of samples of liquid materials.
В третьем варианте поставленная цель достигается тем, что во влагомере-диэлькометре, содержащем первичный преобразователь и электронный блок, подключенный к первичному преобразователю через измерительную ячейку, первичный преобразователь образован металлическим основанием и металлическим прутком, первый конец которого размещен в отверстии, выполненном в основании, и закреплен через изолятор из диэлектрика, к первому концу металлического прутка подсоединен сигнальный проводник измерительной ячейки, измерительная ячейка содержит как минимум один детектор, подключенный к сигнальному проводнику, электронный блок содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала, согласно предлагаемому техническому решению, металлическое основание выполнено в виде кюветы, заполняемой контролируемым материалом, металлический пруток расположен внутри кюветы вдоль ее оси, на внешней поверхности стенки кюветы соосно с отверстием, выполненным в кювете у первого конца металлического прутка, установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, крепление изолятора к стакану и крепление прутка к изолятору выполнены герметичными.In the third embodiment, the goal is achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and fixed through a dielectric insulator, the signal conductor of the measuring cell is connected to the first end of the metal bar, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency-tunable harmonic signal generator, according to the proposed technical solution, the metal base is made in the form of a cuvette filled with a controlled material, the metal bar is located inside the cuvette along its axis, on the outer surface of the cuvette wall coaxially with the hole made in the cuvette at the first end of the metal bar, a metal case is installed, made in the form of a glass with a hole in its bottom, the insulator is installed inside the cup and fixed at the bottom of the cup, a measuring cell is installed inside the metal case, the detector of the measuring cell is connected directly to the first end of the bar, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal case inside it, fixing the insulator to the glass and fixing the bar to the insulator are sealed.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по третьему варианту, металлический пруток вторым своим концом закреплен на стенке кюветы, причем, в месте соединения второго конца прутка со стенкой кюветы между ними образован электрический контакт.This goal is also achieved by the fact that in the hygrometer-dielcometer, made according to the third embodiment, the metal rod with its second end is fixed to the wall of the cell, and, at the junction of the second end of the rod with the wall of the cell, an electrical contact is formed between them.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по третьему варианту, в кювете над металлическим прутком на фиксированном от него расстоянии установлена съемная металлическая пластина, которая по краям имеет контакт со стенками кюветы. На пластине могут быть выполнены отверстия или продольные щели, параллельные оси прутка.This goal is also achieved by the fact that in the hygrometer-dielcometer, made according to the third embodiment, in a cuvette above a metal bar at a fixed distance from it, a removable metal plate is installed, which at the edges has contact with the walls of the cuvette. Holes or longitudinal slots parallel to the axis of the bar can be made on the plate.
Влагомер-диэлькометр, выполненный по третьему варианту, обеспечивает точное измерение проб материалов, как жидких, так и сыпучих, вне бункера, резервуара, например, в лабораторных условиях.The moisture meter-dielcometer, made according to the third option, provides accurate measurement of samples of materials, both liquid and bulk, outside the hopper, tank, for example, in laboratory conditions.
В четвертом варианте поставленная цель достигается тем, что во влагомере-диэлькометре, содержащем первичный преобразователь и электронный блок, подключенный к первичному преобразователю через измерительную ячейку, первичный преобразователь образован металлическим основанием и металлическим прутком, первый конец которого размещен в отверстии, выполненном в основании, и закреплен через изолятор из диэлектрика, к первому концу металлического прутка подсоединен сигнальный проводник измерительной ячейки, измерительная ячейка содержит как минимум один детектор, подключенный к сигнальному проводнику, электронный блок содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала, согласно предлагаемому техническому решению, металлическое основание выполнено в виде трубы, через которую пропускается контролируемый материал, металлический пруток расположен внутри трубы параллельно ее оси, на металлическом основании соосно с отверстием, выполненным в основании у первого конца металлического прутка, установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, крепление изолятора к стакану и крепление прутка к изолятору выполнены герметичными.In the fourth embodiment, the goal is achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and fixed through a dielectric insulator, the signal conductor of the measuring cell is connected to the first end of the metal bar, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency-tunable harmonic signal generator, according to the proposed technical solution, the metal base is made in the form of a pipe through which the controlled material is passed, the metal bar is located inside the pipe parallel to its axis, on the metal base coaxially with the hole made in the base at the first end of the metal bar, a metal casing is made, made in the form of a glass with with a hole in its bottom, the insulator is installed inside the cup and fixed at the bottom of the cup, a measuring cell is installed inside the metal case, and the detector of the measuring cell is connected directly to the first end of the bar, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal case inside it, fixing the insulator to the glass and the fastening of the rod to the insulator is sealed.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре четвертого варианта металлический пруток может быть выполнен как в виде прямого стержня, так и имеющим Г-образную форму.This goal is also achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer of the fourth embodiment, the metal bar can be made either in the form of a straight rod or having a L-shaped shape.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по четвертому варианту, металлический пруток вторым своим концом соединен со стенкой трубы так, что в месте соединения между ними образован электрический контакт. При таком креплении прутка во втором его конце может быть выполнено отверстие, в котором установлен датчик температуры, выходом подключенный к электронному блоку.This goal is also achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer, made according to the fourth embodiment, the metal rod with its second end is connected to the pipe wall so that an electrical contact is formed at the junction between them. With this fastening of the rod, a hole can be made in its second end, in which a temperature sensor is installed, connected to the electronic unit by the output.
Возможны четыре реализации данного технического решения:Four implementations of this technical solution are possible:
- металлический пруток выполнен в виде прямого стержня, при этом первый конец металлического прутка с изолятором закреплены на стенке, выполненной на одном торце трубы, а второй конец металлического прутка закреплен на второй стенке, выполненной на противоположном торце трубы;- the metal bar is made in the form of a straight rod, while the first end of the metal bar with an insulator is fixed to the wall made at one end of the pipe, and the second end of the metal bar is fixed to the second wall made at the opposite end of the pipe;
- металлический пруток имеет Г-образную форму, при этом первый конец металлического прутка с изолятором закреплены на стенке, выполненной на торце трубы, а второй конец металлического прутка закреплен на боковой стенке трубы;- the metal bar is L-shaped, with the first end of the metal bar with an insulator fixed to the wall made at the end of the pipe, and the second end of the metal bar mounted on the side wall of the pipe;
- металлический пруток имеет Г-образную форму, при этом первый конец металлического прутка с изолятором закреплены на боковой стенке трубы, а второй конец металлического прутка закреплен на стенке, выполненной на торце трубы;- the metal bar is L-shaped, with the first end of the metal bar with an insulator fixed to the side wall of the pipe, and the second end of the metal bar mounted on the wall made at the end of the pipe;
- металлический пруток имеет П-образную форму, при этом первый конец металлического прутка с изолятором и второй конец металлического прутка закреплены на боковой стенке трубы.- the metal bar has a U-shape, with the first end of the metal bar with an insulator and the second end of the metal bar fixed to the side wall of the pipe.
Необходимо отметить, что во влагомере-диэлькометре металлический пруток на втором своем конце может быть выполнен как закрепленным на металлическом основании, так и не закрепленным на нем. Механическое крепление второго конца прутка к основанию может быть выполнено как с электрическим контактом между ними, так и через изолирующий держатель, например, диэлектрическую втулку. В последнем случае между вторым концом прутка и металлическим основанием может быть включен электрический конденсатор. Более высокую точность измерений обеспечивает влагомер-диэлькометр, в котором металлический пруток вторым своим концом соединен с металлическим основанием так, что в месте соединения между ними образован электрический контакт. Такое решение обладает дополнительным достоинством: позволяет упростить установку датчика, измеряющего температуру контролируемого материала.It should be noted that in a moisture meter-dielcometer, a metal bar at its second end can be made either fixed on a metal base or not fixed on it. Mechanical fastening of the second end of the rod to the base can be performed both with electrical contact between them, and through an insulating holder, for example, a dielectric sleeve. In the latter case, an electric capacitor may be connected between the second end of the bar and the metal base. Higher accuracy of measurements is provided by a moisture meter-dielcometer, in which the metal rod is connected to the metal base with its second end so that an electrical contact is formed at the junction between them. This solution has an additional advantage: it simplifies the installation of a sensor that measures the temperature of the controlled material.
Измерение в трубопроводе под давлением обуславливает повышенные требования к герметичности соединения изолятора с прутком и корпусом. Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре четвертого варианта изолятор выполнен в виде втулки с внешней резьбой и закреплен у дна стакана с помощью резьбового соединения, герметизация резьбового соединения изолятора со стаканом выполнена посредством заполнения резьбы компаундом. Герметизация соединения прутка с изолятором может быть выполнена с помощью уплотнительных прокладок, изготовленных из резины, паронита или политетрафторэтилена.Measurement in a pipeline under pressure leads to increased requirements for the tightness of the connection of the insulator with the bar and the housing. This goal is also achieved by the fact that in the hygrometer-dielcometer of the fourth embodiment, the insulator is made in the form of a sleeve with an external thread and is fixed at the bottom of the glass with a threaded connection, the threaded connection of the insulator with the glass is sealed by filling the thread with a compound. Sealing the connection of the rod with the insulator can be performed using sealing gaskets made of rubber, paronite or polytetrafluoroethylene.
В пятом варианте поставленная цель достигается тем, что во влагомере-диэлькометре, содержащем первичный преобразователь и электронный блок, подключенный к первичному преобразователю через измерительную ячейку, первичный преобразователь образован металлическим основанием и металлическим прутком, первый конец которого размещен в отверстии, выполненном в основании, и закреплен через изолятор из диэлектрика, к первому концу металлического прутка подсоединен сигнальный проводник измерительной ячейки, измерительная ячейка содержит как минимум один детектор, подключенный к сигнальному проводнику, электронный блок содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала, согласно предлагаемому техническому решению, в металлическом основании выполнен паз, внутри паза установлен металлический пруток, причем, пруток имеет Г-образную форму за счет установки в изоляторе на первом конце прутка металлического стержня, сочлененного с прутком под прямым углом, второй конец прутка закреплен на основании на краю паза, причем, в месте соединения между ними образован электрический контакт, в основании с обратной от паза стороны выполнена камера так, что отверстие в основании соединяет ее с пазом, внутри камеры установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к металлическому стержню, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому основанию внутри камеры.In the fifth embodiment, the goal is achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and fixed through a dielectric insulator, the signal conductor of the measuring cell is connected to the first end of the metal bar, the measuring cell contains as at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency-tunable harmonic signal generator, according to the proposed technical solution, a groove is made in the metal base, a metal bar is installed inside the groove, and the bar has a L-shape due to the installation in the insulator on the first end of the rod of a metal rod articulated with the rod at right angles, the second end of the rod is fixed to the base at the edge of the groove, and at the junction between them is formed electrical contact, the chamber is made at the base on the side opposite the groove so that the hole in the base connects it to the groove, a measuring cell is installed inside the chamber, and the measuring cell detector is connected directly to the metal rod, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal base inside the chamber .
Пятый вариант обеспечивает точное измерение материалов с высокими истирающими, абразивными свойствами, например, контроль пластичности бетонной смеси в работающем бетоносмесителе, или измерение диэлектрической проницаемости бурового раствора в скважине для обнаружения в нем нефти.The fifth option provides accurate measurement of materials with high abrasive, abrasive properties, for example, monitoring the plasticity of a concrete mixture in a working concrete mixer, or measuring the dielectric constant of a drilling fluid in a well to detect oil in it.
Поставленная цель достигается также тем, что во влагомере-диэлькометре, выполненном по пятому варианту, внутрь паза введена опора из диэлектрика. Опора установлена между металлическим прутком и металлическим основанием и прижата к основанию внутри паза с помощью введенной металлической пластины. Края металлической пластины закреплены на основании по периметру паза. Металлический пруток образован путем выполнения в пластине П-образного выреза.This goal is also achieved by the fact that in the moisture meter-dielcometer, made according to the fifth embodiment, a dielectric support is introduced into the groove. The support is installed between the metal bar and the metal base and pressed against the base inside the groove using the inserted metal plate. The edges of the metal plate are fixed to the base around the perimeter of the groove. The metal bar is formed by making a U-shaped cutout in the plate.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется на фиг.1-17.The essence of the proposed technical solution is illustrated in figure 1-17.
На фиг.1 представлен первый вариант влагомера-диэлькометра.Figure 1 presents the first embodiment of a moisture meter-dielcometer.
На фиг.2 приведен вид А на показанный на фиг.1 первичный преобразователь.Figure 2 shows a view And shown in figure 1 of the primary Converter.
На фиг.3 представлен первый вариант влагомера-диэлькометра с рамкой, установленной в кассете.Figure 3 presents the first version of a moisture meter-dielcometer with a frame installed in the cassette.
На фиг.4 представлен второй вариант влагомера-диэлькометра.Figure 4 presents a second variant of a moisture meter-dielcometer.
На фиг.5 представлен вид сверху для второго варианта влагомера-диэлькометра с цилиндром, установленным в кассете.Figure 5 presents a top view for the second version of the moisture meter-dielcometer with a cylinder installed in the cassette.
На фиг.6 представлен третий вариант влагомера-диэлькометра.Figure 6 presents a third variant of a moisture meter-dielcometer.
На фиг.7 приведено поперечное сечение первичного преобразователя третьего варианта влагомера-диэлькометра.Figure 7 shows the cross section of the primary transducer of the third version of the moisture meter-dielcometer.
На фиг.8-13 представлен четвертый вариант влагомера-диэлькометра.On Fig-13 presents a fourth version of a moisture meter-dielcometer.
На фиг.14 показана отдельно конструкция герметичного металлического корпуса.On Fig shows separately the design of a sealed metal case.
На фиг.15, 16 представлен пятый вариант влагомера-диэлькометра.On Fig, 16 presents the fifth version of the moisture meter-dielcometer.
На фиг.17 изображен вид В на показанный на фиг.16 первичный преобразователь.On Fig shows a view In shown in Fig.16 of the primary Converter.
Влагомер-диэлькометр любого из предлагаемых вариантов (фиг.1-17) содержит электронный блок 1, подключенную к нему измерительную ячейку 2, соединенную в свою очередь с первичным преобразователем, образованным металлическим основанием 3 и металлическим прутком 4 с первым 5 и вторым 6 концами. Первый конец 5 металлического прутка 4 размещен в отверстии 7, выполненном в основании 3, и закреплен через изолятор 8 из диэлектрика. Измерительная ячейка 2 содержит сигнальный проводник 9, общий проводник 10 и, как минимум, один детектор 11. Проводник 9 соединен с первым концом 5 прутка 4, причем в цепь сигнального проводника 9 между концом 5 прутка 4 и выходом электронного блока 1 может быть включен резистор 12. Вход детектора 11 подключен непосредственно к первому концу 5 прутка 4, а его выход - к входу электронного блока 1.The hygrometer-dielcometer of any of the proposed options (FIGS. 1-17) contains an
Функционально детектор 11 предназначен для измерения напряжения высокочастотного сигнала в точке его подключения и преобразования высокочастотного сигнала в низкочастотный. Детектор 11 выполнен на основе полупроводникового прибора, например, диода и может содержать конденсатор, включенный на выходе детектора 11 между выводом диода и общим проводником 10. Электронный блок 1 характеризуется тем, что содержит перестраиваемый по частоте генератор гармонического сигнала.Functionally, the
Во влагомере-диэлькометре первого варианта (фиг.1-3, пп.1-4 формулы), металлическое основание 3 выполнено в форме прямоугольной рамки, содержащей первую (верхнюю) сторону 13, вторую (нижнюю) сторону 14 и две боковые стороны 15. Отверстие 7 с размещенным в нем первым концом 5 металлического прутка 4 выполнено на первой стороне 13 рамки. Пруток 4 установлен внутри рамки параллельно ее боковым сторонам 15. На первой стороне 13 рамки соосно с отверстием 7 установлен металлический корпус 16, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне 17.In the hygrometer-dielcometer of the first embodiment (Figs. 1-3, claims 1 to 4 of the formula), the
Внутри корпуса 16 установлена измерительная ячейка 2 и изолятор 8, причем изолятор 8 закреплен у дна 17 стакана. Общий проводник 10 измерительной ячейки 2 подключен к металлическому корпусу 16 внутри него. На металлическом корпусе 16 установлена муфта 18, через которую выведен кабель 19, соединяющий измерительную ячейку 2 с электронным блоком 1.Inside the
Необходимо отметить, что приведенное в предыдущем абзаце описание конструкция узла, выполненного на основе корпуса 16, соответствует также второму, третьему и четвертому вариантам влагомера-диэлькометра.It should be noted that the design of the assembly made on the basis of the
Первичный преобразователь первого и второго вариантов может погружаться в контролируемый материал вместе с корпусом 16, поэтому металлический корпус 16 и муфта 18 выполнены герметичными.The primary transducer of the first and second variants can be immersed in a controlled material together with the
Металлический пруток 4 вторым своим концом 6 может быть закреплен на второй стороне 14 рамки. Лучшая стабильность результатов измерений и, соответственно, более высокая их точность достигаются в случае, когда в месте соединения второго конца 6 прутка 4 с рамкой между ними образован электрический контакт. Первичный преобразователь закреплен на стержне 20, обеспечивающем возможность погружения рамки в резервуар с контролируемым жидким материалом 21, при этом кабель 19 между электронным блоком 1 и измерительной ячейкой 2 выполнен длиной большей, чем глубина погружения рамки. При измерении рамка должна быть полностью погружена в контролируемый материал 21. Для исключения влияния на результаты измерений стенок резервуара при приближении к ним рамки ширина b стенок 13, 14 и 15 рамки должна быть больше, чем зазор S между боковыми стенками 15 и прутком 4.The
Для измерения проб материала влагомер-диэлькометр снабжен кассетой 22, в которую заливается контролируемый жидкий материал 21 и затем погружается рамка 3. Кассета 22 выполнена из металла. Размеры кассеты 22 выбраны с таким расчетом, чтобы внутрь кассеты 22 рамка входила с минимальным зазором между стенками кассеты 22 и боковыми сторонами 15 рамки. Высота кассеты 22 превышает высоту рамки. На первой стороне 13 и второй стороне 14 рамки выполнены отверстия 23.To measure material samples, the moisture meter-dielcometer is equipped with a
Во влагомере-диэлькометре второго варианта (фиг.4 и 5, пп.5-8 формулы) металлическое основание 3 выполнено в виде погружаемого в контролируемый материал 21 полого цилиндра, который содержит первый (верхний) торец 24, второй (нижний) торец 25 и боковую стенку 26. Отверстие 7 с размещенным в нем первым концом 5 металлического прутка 4 выполнено на первом торце 24 цилиндра. Пруток 4 расположен внутри цилиндра вдоль его оси. В боковой стенке 26 выполнены продольные щели 27. На первом торце 24 соосно с отверстием 7 установлен металлический корпус 16, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне 17.In the moisture meter-dielcometer of the second embodiment (Figs. 4 and 5, claims 5-8), the
Внутри корпуса 16 установлена измерительная ячейка 2 и изолятор 8, причем изолятор 8 закреплен у дна 17 стакана. Общий проводник 10 измерительной ячейки 2 подключен к металлическому корпусу 16 внутри него. На металлическом корпусе 16 установлена муфта 18, через которую выведен кабель 19, соединяющий измерительную ячейку 2 с электронным блоком 1, корпус 16 и муфта 18 выполнены герметичными.Inside the
Металлический пруток 4 вторым своим концом 6 может быть закреплен на втором торце 25 цилиндра, причем, в месте соединения между ними образован электрический контакт. Первичный преобразователь закреплен на стержне 20, обеспечивающем возможность погружения цилиндра в резервуар с контролируемым материалом 21, при этом кабель 19 между электронным блоком 1 и измерительной ячейкой 2 выполнен длиной большей, чем глубина погружения цилиндра. В первом торце 24 выполнены отверстия 23, обеспечивающие полное заполнение цилиндра при погружении его в контролируемый материал 21.The
Для измерения проб материала влагомер-диэлькометр снабжен кассетой 22, в которую заливается контролируемый жидкий материал 21 и затем погружается цилиндр. Кассета 22 выполнена из металла. Размеры кассеты 22 выбраны с таким расчетом, чтобы внутрь кассеты 22 цилиндр входил с минимальным зазором между стенками кассеты 22 и боковой стенкой 26 цилиндра. Высота кассеты 22 превышает высоту цилиндра. На первом торце 24 и втором торце 25 цилиндра выполнены отверстия 23.To measure material samples, the moisture meter-dielcometer is equipped with a
Во влагомере-диэлькометре третьего варианта (фиг.6 и 7, пп.9-11 формулы) металлическое основание 3 выполнено в виде кюветы, имеющей, например, форму прямоугольного короба. Кювета заполняется контролируемым материалом 21. Металлический пруток 4 расположен внутри кюветы параллельно дну кюветы вдоль ее оси. В стенке 28 кюветы выполнено отверстие 7, в котором размещен первый конец 5 металлического прутка 4. На внешней поверхности этой стенки соосно с отверстием 7 установлен металлический корпус 16, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне 17.In the hygrometer-dielcometer of the third embodiment (Fig.6 and 7, claims 9-11 of the formula), the
Внутри корпуса 16 установлена измерительная ячейка 2 и изолятор 8, причем изолятор 8 закреплен у дна 17 стакана. Общий проводник 10 измерительной ячейки 2 подключен к металлическому корпусу 16 внутри него. Крепление изолятора 8 к стакану 16 и крепление прутка 4 к изолятору 8 выполнены герметичными.Inside the
Металлический пруток 4 вторым своим концом 6 может быть закреплен на стенке 28 кюветы, причем так, что в месте соединения между ними образован электрический контакт.The
Для уменьшения влияния уровня заполнения кюветы на измерения необходимо заполнять ее так, чтобы контролируемый материал 21 находился над прутком на расстоянии r, превышающем или зазор h между прутком 4 и дном кюветы, или зазор S между прутком 4 и боковой стенкой кюветы, т.е. должны выполняться следующие соотношения:To reduce the influence of the filling level of the cuvette on the measurements, it is necessary to fill it so that the controlled
r/h>1 или r/S>1.r / h> 1 or r / S> 1.
Соответственно, высота Н кюветы должна быть такой, чтобы указанное выше требование по уровню заполнения кюветы было выполнимо. Чем выше значения приведенных отношений, тем меньше влияние уровня заполнения кюветы.Accordingly, the height H of the cuvette must be such that the above requirement for the level of filling of the cuvette is feasible. The higher the values of the given relations, the less the influence of the filling level of the cell.
Для исключения влияния на измерения уровня заполнения кюветы в ней над металлическим прутком 4 на фиксированном от него расстоянии установлена съемная металлическая пластина 29, которая по краям имеет контакт со стенками 28 кюветы.To exclude the influence on the measurement of the filling level of the cell in it above the
Во влагомере-диэлькометре четвертого варианта (фиг.8-14, пп.12-21 формулы) металлическое основание 3 выполнено в виде трубы, через которую пропускается контролируемый материал 21. Металлический пруток 4 расположен внутри трубы вдоль ее оси. Для присоединения влагомера-диэлькометра к внешнему трубопроводу он может быть оснащен фланцами, установленными на торцах 30, 31 трубы или на ее боковой стенке 32. На торцевой стенке 30 или боковой стенке 32 трубы соосно с отверстием 7, выполненным в одной из указанных стенок, установлен металлический корпус 16, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне 17. Внутри корпуса 16 установлена измерительная ячейка 2 и изолятор 8, причем изолятор 8 закреплен у дна 17 стакана. Общий проводник 10 измерительной ячейки 2 подключен к металлическому корпусу 16 внутри него. Крепление изолятора 8 к стакану 16 и крепление прутка 4 к изолятору 8 выполнены герметичными.In the moisture meter-dielcometer of the fourth embodiment (Figs. 8-14, claims 12-21 of the formula), the
Металлический пруток 4 может быть выполнен как в виде прямого стержня, так и Г-образной формы. На втором конце 6 пруток 4 может быть выполнен не закрепленным, а может быть соединен со стенкой трубы так, что в месте соединения между ними образован электрический контакт.The
Возможные реализации четвертого варианта влагомера-диэлькометра показаны на фиг.8-14. Соответствие их пунктам формулы следующее:Possible implementations of the fourth embodiment of a moisture meter-dielcometer are shown in FIGS. 8-14. The correspondence to their claims is as follows:
- п.12 формулы соответствуют фиг.8-13;-
- п.13 формулы соответствуют фиг.8 и 9;- p.13 of the formula correspond to Fig.8 and 9;
- п.14 формулы соответствуют фиг.10 и 12;- p. 14 of the formula correspond to figures 10 and 12;
- п.15 и 16 формулы соответствуют фиг.8, 11, 12 и 13;- p.15 and 16 of the formula correspond to Fig.8, 11, 12 and 13;
- п.17 формулы соответствует фиг.8;- p. 17 of the formula corresponds to Fig;
- п.18 формулы соответствует фиг.11;- p.18 of the formula corresponds to Fig.11;
- п.19 формулы соответствует фиг.12;-
- п.20 формулы соответствует фиг.13;- Claim 20 of the formula corresponds to FIG. 13;
- п.21 формулы соответствует фиг.14.- p.21 of the formula corresponds to Fig.14.
На фиг.8 показан влагомер-диэлькометр, у которого пруток 4 выполнен в виде прямого стержня и первый его конец 5 с изолятором 8 закреплены на стенке 30, выполненной на торце трубы, вторым своим концом 6 пруток 4 соединен со стенкой 31, выполненной на противоположном торце трубы, так, что в месте соединения между ними образован электрический контакт.On Fig shows a moisture meter-dielcometer, in which the
На фиг.9 показан влагомер-диэлькометр, у которого пруток 4 выполнен в виде прямого стержня и первый его конец 5 с изолятором 8 закреплены на стенке 30, выполненной на торце трубы, второй конец 6 прутка 4 не закреплен.Figure 9 shows a moisture meter-dielcometer, in which the
На фиг.10 показан влагомер-диэлькометр, у которого пруток 4 имеет Г-образную форму, при этом его первый конец 5 с изолятором 8 закреплены на боковой стенке 32 трубы, а второй его конец 6 не закреплен.Figure 10 shows a moisture meter-dielcometer, in which the
На фиг.11 показан влагомер-диэлькометр, у которого пруток 4 имеет Г-образную форму, при этом первый его конец 5 с изолятором 8 закреплены на стенке 30, выполненной на торце трубы, а второй конец 6 прутка 4 закреплен на боковой стенке 32 так, что в месте соединения между ними образован электрический контакт.11 shows a moisture meter-dielcometer, in which the
На фиг.12 показан влагомер-диэлькометр, у которого пруток 4 имеет Г-образную форму, при этом первый его конец 5 с изолятором 8 закреплены на боковой стенке 32, а второй конец 6 закреплен на стенке 31, выполненной на торце, так, что в месте соединения между ними образован электрический контакт.On Fig shows a moisture meter-dielcometer, in which the
На фиг.13 показан влагомер-диэлькометр, у которого металлический пруток 4 имеет П-образную форму, при этом его первый конец 5 с изолятором 8 и второй конец 6 закреплены на боковой стенке 32 трубы. На конце 6 в месте соединения с стенкой 32 между ними образован электрический контакт.On Fig shows a moisture meter-dielcometer, in which the
Во всех перечисленных реализациях влагомера-диэлькометра, в которых второй конец 6 прутка 2 соединен со стенкой трубы с обеспечением между ними электрического контакта, во втором конце 6 прутка может быть выполнено отверстие 33 и в нем установлен датчик температуры 34, выход которого подключен к электронному блоку 1. Указанное крепление конца 6 прутка 4 к стенке трубы с обеспечением электрического контакта может быть выполнено сварным или резьбовым. На фиг.13 показано резьбовое соединение, причем, на внешней поверхности стенки 32 установлен дополнительный металлический корпус 35, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне. На втором конце 6 металлического прутка 4 выполнена резьба и закреплена опорная шайба, например, с помощью сварки. Диаметр опорной шайбы больше диаметра отверстия в дополнительном корпусе 35. Опорная шайба прижата к поверхности корпуса 35 с внутренней стороны трубы, а с обратной стороны зафиксирована гайкой, установленной на конце 6 прутка 4. Герметизация указанного соединения может быть выполнена с помощью медной прокладки, установленной под опорную шайбу.In all of the listed implementations of the moisture meter-dielcometer, in which the
На фиг.14 показана возможная конструкция металлического корпуса 16. Изолятор 8 выполнен в виде втулки с внешней резьбой и закреплен у дна 17 стакана 16 с помощью резьбового соединения. Герметизация резьбового соединения 36 изолятора 8 со стаканом 16 выполнена посредством заполнения резьбы 36 компаундом. Дополнительное крепление изолятора 8 к стакану 16 может быть выполнено с помощью металлической втулки 37 с внешней резьбой. Герметизация соединения прутка 4 с изолятором 8 выполнена с помощью двух уплотняющих прокладок 38 и 39. Прокладка 38 выполнена в виде кольца, например, из резины. Прокладка 39 выполнена в виде плоской шайбы, например, из паронита. Прокладка 39 прижимается к поверхности изолятора 8 упорной металлической шайбой 40, приваренной к концу 5 прутка 4. В изоляторе 8 выполнена конусная поверхность, внутри которой установлена уплотняющая прокладка 38, прижимаемая с помощью металлической шайбы 41 и гайки 42 на конце 5 прутка 4.On Fig shows a possible design of the
Во влагомере-диэлькометре пятого варианта (фиг.15-17, пп.22 и 23 формулы) металлическое основание 3 представляет собой пластину или часть стенки металлического изделия, например, трубы буровой колонны, в которой выполнен паз 43. Внутри паза 43 установлен металлический пруток 4. Пруток 4 имеет Г-образную форму за счет установки в изоляторе 8 на первом конце 5 прутка 4 металлического стержня 44, сочлененного с прутком 4 под прямым углом. Второй конец 6 прутка 4 закреплен на основании 3 на краю паза 43, причем, в месте соединения между ними образован электрический контакт. В основании 3 с обратной от паза 43 стороны выполнена камера 45, причем, таким образом, что отверстие 7 в основании 3 соединяет ее с пазом 43. Внутри камеры 45 установлена измерительная ячейка 2. Детектор 11 измерительной ячейки 2 подключен непосредственно к металлическому стержню 44, а общий проводник 10 измерительной ячейки 2 подключен к металлическому основанию 3 внутри камеры 45.In the hygrometer-dielcometer of the fifth embodiment (FIGS. 15-17, claims 22 and 23), the
Внутрь паза 43 может быть введена опора 46 из диэлектрика и установлена между металлическим прутком 4 и металлическим основанием 3. Опора 46 прижата к основанию 3 внутри паза 43 с помощью металлической пластины 47. Края пластины 47 по периметру паза 43 закреплены на основании 3. Металлический пруток 4 образован путем выполнения в пластине 47 выреза 48 П-образной формы, причем, второй конец 6 прутка 4 выполнен в виде единого целого с внешней частью пластины 47, образующей рамку вокруг прутка 4. Ширина прутка 4 и ширина выреза 48 много меньше длины прутка 4.Inside the
В предлагаемом влагомере-диэлькометре измерение диэлектрической проницаемости контролируемого материала, заполняющего первичный преобразователь, производится путем измерения следующих параметров:In the proposed moisture meter-dielcometer, the measurement of the dielectric constant of the controlled material filling the primary transducer is made by measuring the following parameters:
- резонансной частоты первичного преобразователя, определяемой при перестройке входящего в электронный блок 1 генератора гармонического сигнала по минимуму входного сопротивления первичного преобразователя;- the resonant frequency of the primary transducer, determined during the tuning of the harmonic signal generator included in the
- входного сопротивления на резонансной частоте первичного преобразователя.- input resistance at the resonant frequency of the primary Converter.
Действительная составляющая диэлектрической проницаемости равна квадрату отношения резонансных частот первичного преобразователя, заполненного воздухом и заполненного контролируемым материалом. Таким образом, этот параметр измеряется непосредственно без использования градуировочных характеристик. Мнимая составляющая диэлектрической проницаемости (тангенс угла диэлектрических потерь) определяется по величине напряжения с детектора 11 на резонансной частоте. Влажность вычисляется по результатам измерения диэлектрической проницаемости по градуировочным характеристикам, подготовленным для каждого вида материала с учетом его температуры.The real component of the dielectric constant is equal to the square of the ratio of the resonant frequencies of the primary transducer, filled with air and filled with a controlled material. Thus, this parameter is measured directly without the use of calibration characteristics. The imaginary component of the dielectric constant (the tangent of the dielectric loss angle) is determined by the voltage from the
Влагомер-диэлькометр работает следующим образом. Генератор, входящий в состав электронного блока 1, перестраивается в диапазоне рабочих частот. При перестройке производится измерение напряжения на первом конце 5 прутка 4 с помощью детектора 11. Снимаемое с выхода детектора 11 напряжение подается на вход электронного блока 1. Минимум этого напряжения достигается в тот момент, когда входное сопротивление первичного преобразователя будет минимальным. По измеренной величине этого напряжения, известной величине сопротивления резистора 12 и величине выходного напряжения генератора процессор электронного блока 1 вычисляет величину этого сопротивления. Одновременно определяется значение частоты в точке минимума.A moisture meter-dielcometer works as follows. The generator, which is part of the
По полученным данным вычисляется комплексная диэлектрическая проницаемость.Based on the data obtained, the complex permittivity is calculated.
Далее, по переводным таблицам, составленным для набора температур и заложенным в память процессора, производится вычисление содержания влаги для конкретного материала.Further, according to conversion tables compiled for a set of temperatures and stored in the processor memory, the moisture content for a particular material is calculated.
Особенность предложенного технического решения состоит в том, что при определении резонанса измерение параметров резонанса производится непосредственно на входе первичного преобразователя. Это достигается следующим:A feature of the proposed technical solution is that when determining resonance, the measurement of resonance parameters is carried out directly at the input of the primary transducer. This is achieved by:
- детектор 11 подключен непосредственно к первому концу 5 прутка 4;- the
- общий проводник 10 измерительной ячейки 2 подключен к основанию 3 внутри корпуса 16;- a
- измерительная ячейка 2 вместе с корпусом 16, в котором она установлена, выполнены как часть первичного преобразователя, что исключило влияние цепей связи на результаты измерений.- measuring
Предложенные варианты выполнения влагомера-диэлькометра обеспечивают точное измерение параметров материалов в следующих практических задачах:The proposed embodiments of the moisture meter-dielcometer provide accurate measurement of material parameters in the following practical tasks:
- измерение в резервуарах, причем, дифференцирование по уровню (расстоянию от дна резервуара);- measurement in tanks, moreover, differentiation by level (distance from the bottom of the tank);
- измерение проб материалов вне резервуара, например, в лабораторных условиях;- measurement of samples of materials outside the tank, for example, in laboratory conditions;
- измерение материалов в трубопроводе под давлением;- measurement of materials in the pipeline under pressure;
- измерение материалов с высокими истирающими, абразивными свойствами, в том числе, контроль пластичности бетона в бетоносмесителе или контроль в скважине бурового раствора для обнаружения в нем нефти.- measurement of materials with high abrasive, abrasive properties, including control of the plasticity of concrete in a concrete mixer or control in the well of a drilling fluid to detect oil in it.
Проведенные испытания подтвердили эффективность предлагаемого технического решения.The tests confirmed the effectiveness of the proposed technical solution.
Claims (23)
отличающийся тем, что металлическое основание выполнено в виде прямоугольной рамки, погружаемой в контролируемый материал, отверстие с размещенным в нем первым концом металлического прутка выполнено на первой стороне рамки, металлический пруток установлен внутри рамки параллельно ее боковым сторонам, на первой стороне рамки соосно с выполненным в ней отверстием установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, на металлическом корпусе установлена муфта, через которую выведен кабель, соединяющий измерительную ячейку с электронным блоком, металлический корпус и муфта выполнены герметичными.1. A moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base and fixed through the insulator from the dielectric to the first the signal conductor of the measuring cell is connected to the end of the metal bar, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor ku, the electronic unit contains a frequency-tunable harmonic signal generator,
characterized in that the metal base is made in the form of a rectangular frame immersed in a controlled material, the hole with the first end of the metal bar placed in it is made on the first side of the frame, the metal bar is installed inside the frame parallel to its sides, on the first side of the frame coaxially with it has a hole installed a metal case made in the form of a glass with a hole in its bottom, the insulator is installed inside the glass and fixed at the bottom of the glass, inside the metal case a measuring cell is installed, wherein the measuring cell detector is connected directly to the first end of the bar, and the common conductor of the measuring cell is connected to a metal housing inside it, a sleeve is installed on the metal housing through which a cable is connected connecting the measuring cell to the electronic unit, the metal housing and the coupling are made airtight.
отличающийся тем, что металлическое основание выполнено в виде полого цилиндра, погружаемого в контролируемый материал, отверстие с размещенным в нем первым концом металлического прутка выполнено на первом торце цилиндра, металлический пруток расположен внутри цилиндра вдоль его оси, в боковой стенке цилиндра выполнены продольные щели, на первом торце цилиндра, соосно с выполненным в нем отверстием установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, на металлическом корпусе установлена муфта, через которую выведен кабель, соединяющий измерительную ячейку с электронным блоком, металлический корпус и муфта выполнены герметичными.5. A moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base and fixed through the insulator from the dielectric to the first the signal conductor of the measuring cell is connected to the end of the metal bar, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor ku, the electronic unit contains a frequency-tunable harmonic signal generator,
characterized in that the metal base is made in the form of a hollow cylinder immersed in a controlled material, the hole with the first end of the metal bar placed in it is made at the first end of the cylinder, the metal bar is located inside the cylinder along its axis, longitudinal slots are made in the side wall of the cylinder, the first end of the cylinder, coaxially with the hole made in it, has a metal casing made in the form of a glass with a hole in its bottom, an insulator installed inside the glass and fixed at the bottom of the st Akana, a measuring cell is installed inside the metal case, and the measuring cell detector is connected directly to the first end of the bar, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal case inside it, a sleeve is installed on the metal case through which a cable is connected connecting the measuring cell to the electronic unit, the metal case and the coupling are sealed.
отличающийся тем, что металлическое основание выполнено в виде кюветы, заполняемой контролируемым материалом, металлический пруток расположен внутри кюветы вдоль ее оси, на внешней поверхности стенки кюветы, соосно с отверстием, выполненным в кювете у первого конца металлического прутка, установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, крепление изолятора к стакану и крепление прутка к изолятору выполнены герметичными.9. A moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and is fixed in the insulator from the dielectric to the first the end of the metal bar is connected to the signal conductor of the measuring cell, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency tunable harmonic signal generator,
characterized in that the metal base is made in the form of a cuvette filled with a controlled material, the metal bar is located inside the cuvette along its axis, on the outer surface of the cuvette wall, coaxially with the hole made in the cuvette at the first end of the metal bar, a metal casing made in the form glass with a hole in its bottom, the insulator is installed inside the glass and fixed at the bottom of the glass, inside the metal casing is installed measuring cell, and the detector of the measuring cell under it is connected directly to the first end of the bar, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal housing inside it, the insulator is fixed to the glass and the bar is fixed to the insulator tight.
отличающийся тем, что металлическое основание выполнено в виде трубы, металлический пруток расположен внутри трубы параллельно ее оси, на металлическом основании, соосно с отверстием, выполненным в основании у первого конца металлического прутка, установлен металлический корпус, выполненный в виде стакана с отверстием в его дне, изолятор установлен внутри стакана и закреплен у дна стакана, внутри металлического корпуса установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к первому концу прутка, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому корпусу внутри него, крепление изолятора к стакану и крепление прутка к изолятору выполнены герметичными.12. A moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and is fixed in the insulator from the dielectric to the first the end of the metal bar is connected to the signal conductor of the measuring cell, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency tunable harmonic signal generator,
characterized in that the metal base is made in the form of a pipe, the metal bar is located inside the pipe parallel to its axis, on the metal base, coaxially with the hole made in the base at the first end of the metal bar, a metal body is installed, made in the form of a glass with a hole in its bottom , the insulator is installed inside the cup and fixed at the bottom of the cup, a measuring cell is installed inside the metal case, and the measuring cell detector is connected directly to the first end of the TCA, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal body therein, fixed to the sleeve insulator and the fastening rod to the insulator are sealed.
отличающийся тем, что в металлическом основании выполнен паз, внутри паза установлен металлический пруток, причем пруток имеет Г-образную форму за счет установки в изоляторе на первом конце прутка металлического стержня, сочлененного с прутком под прямым углом, второй конец прутка закреплен на основании на краю паза, причем в месте соединения между ними образован электрический контакт, в основании с обратной от паза стороны выполнена камера так, что отверстие в основании соединяет ее с пазом, внутри камеры установлена измерительная ячейка, причем детектор измерительной ячейки подключен непосредственно к металлическому стержню, а общий проводник измерительной ячейки подключен к металлическому основанию внутри камеры.22. A moisture meter-dielcometer containing a primary transducer and an electronic unit connected to the primary transducer through a measuring cell, the primary transducer is formed by a metal base and a metal rod, the first end of which is placed in the hole made in the base, and is fixed in the insulator from the dielectric to the first the end of the metal bar is connected to the signal conductor of the measuring cell, the measuring cell contains at least one detector connected to the signal conductor, the electronic unit contains a frequency tunable harmonic signal generator,
characterized in that a groove is made in the metal base, a metal rod is installed inside the groove, and the rod is L-shaped by installing a metal rod in the insulator at the first end of the rod, articulated with the rod at a right angle, the second end of the rod is fixed to the base on the edge a groove, moreover, an electrical contact is formed at the junction between them, a camera is made in the base on the side opposite to the groove, so that an opening in the base connects it to the groove, and a measuring cell and, wherein the detector of the measuring cell is connected directly to the metal core, and the common conductor of the measuring cell is connected to the metal base within the chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123596/07A RU2585255C2 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Moisture meter-dielcometer (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123596/07A RU2585255C2 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Moisture meter-dielcometer (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013123596A RU2013123596A (en) | 2014-11-27 |
RU2585255C2 true RU2585255C2 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=53381237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013123596/07A RU2585255C2 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Moisture meter-dielcometer (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2585255C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641657C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-01-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "Физэлектронприбор" | Moisture meter and method for measuring moisture |
RU2641715C1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" | Microwave device for soil moisture measuring |
DE212017000205U1 (en) | 2016-08-26 | 2019-04-25 | Vladimir Valerievich Konnov | Measuring device for physical parameters of a material |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169540U1 (en) * | 2015-03-17 | 2017-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы" | FLOW MICROWAVE HUMIDIFIER |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5744971A (en) * | 1994-09-09 | 1998-04-28 | Chan; Tsing Yee Amy | Device and apparatus for measuring dielectric properties of materials |
RU2269766C2 (en) * | 2003-12-19 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт сельскохозяйственных приборов Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (НИИ "Агроприбор") | Reflectometer moisture tester |
RU2285913C1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет | Device for measuring physical properties of liquid |
CN202039844U (en) * | 2011-03-13 | 2011-11-16 | 新疆双日电气控制系统有限公司 | Device for automatic and continuous monitoring and metering of oil well water content |
CN103091340A (en) * | 2013-02-22 | 2013-05-08 | 云南大学 | Micro-strip surface whispering gallery mode sensor |
RU128333U1 (en) * | 2012-11-14 | 2013-05-20 | Олег Креонидович Сизиков | HUMIDIFIER OF BULK MATERIALS |
-
2013
- 2013-05-22 RU RU2013123596/07A patent/RU2585255C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5744971A (en) * | 1994-09-09 | 1998-04-28 | Chan; Tsing Yee Amy | Device and apparatus for measuring dielectric properties of materials |
RU2269766C2 (en) * | 2003-12-19 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт сельскохозяйственных приборов Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (НИИ "Агроприбор") | Reflectometer moisture tester |
RU2285913C1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет | Device for measuring physical properties of liquid |
CN202039844U (en) * | 2011-03-13 | 2011-11-16 | 新疆双日电气控制系统有限公司 | Device for automatic and continuous monitoring and metering of oil well water content |
RU128333U1 (en) * | 2012-11-14 | 2013-05-20 | Олег Креонидович Сизиков | HUMIDIFIER OF BULK MATERIALS |
CN103091340A (en) * | 2013-02-22 | 2013-05-08 | 云南大学 | Micro-strip surface whispering gallery mode sensor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE212017000205U1 (en) | 2016-08-26 | 2019-04-25 | Vladimir Valerievich Konnov | Measuring device for physical parameters of a material |
RU2641715C1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" | Microwave device for soil moisture measuring |
RU2641657C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-01-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "Физэлектронприбор" | Moisture meter and method for measuring moisture |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013123596A (en) | 2014-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2585255C2 (en) | Moisture meter-dielcometer (versions) | |
JP2015227874A (en) | Sensor, measuring device, and measuring method | |
RU119124U1 (en) | COAXIAL CELL FOR MEASURING THE PARAMETERS OF LIQUID DIELECTRICS AT ULTRA HIGH FREQUENCIES (UHF) | |
RU2761102C9 (en) | Capacitive media interface level sensor | |
RU2642541C1 (en) | Device for measuring physical parameters of material | |
RU2761758C1 (en) | Inventions related to a capacitive media interface level sensor | |
RU2759692C1 (en) | Inventions related to capacitive level sensor of interface of media | |
RU2759784C1 (en) | Inventions relating to capacitive level sensor of interface of media | |
RU2761540C1 (en) | Capacitive level sensor of interface of media with coupling for housing for electrodes | |
RU2761093C1 (en) | Inventions related to a capacitive media interface level sensor | |
RU2761092C1 (en) | Inventions related to capacitive sensor | |
RU2801067C1 (en) | Oil humidity sensor | |
RU2790413C2 (en) | Method for assembly of capacitive sensor of medium interface level | |
RU2763017C1 (en) | Liquid flow monitoring system containing one capacitive sensor for the interface level | |
RU2761094C1 (en) | System related to capacitive interface level sensor | |
RU2761492C1 (en) | System related to capacitive interface level sensor | |
RU2758995C1 (en) | Inventions related to capacitive level sensor of media interface | |
RU2572819C2 (en) | Moisture meter (versions) | |
RU208412U1 (en) | ELECTRODE HOUSING FOR CAPACITIVE SENSOR OF SECTION BORDER LEVEL | |
RU2762020C1 (en) | Sensing element of capacitive media interface level sensor | |
CN217005974U (en) | Non-contact power transformer oil level measuring device | |
RU2784598C2 (en) | Method for assembling a capacitive interface level sensor | |
RU2790007C2 (en) | Method for preliminary calibration of capacitive sensor of medium interface level | |
RU2790424C2 (en) | Method for preliminary calibration of capacitive level sensor of interface | |
RU2777877C2 (en) | Fuel storage tank, containing a capacitive level sensor of the interface of media with a coupling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170630 |