RU76137U1

RU76137U1 - TEA HUMIDITY MEASUREMENT DEVICE

Info

Publication number: RU76137U1
Application number: RU2008122365/22U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Семенович Лычников; Наталья Викторовна Берлова; Михаил Николаевич Елисеев; Лидия Константиновна Емельянова; Ольга Алексеевна Косарева; Светлана Александровна Крылова; Тамара Ивановна Кузичкина
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2008-09-10

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в пищевой промышленности для оценки влажности чая. Исследуемый образец чая помещают в диэлектрическую емкость 7, ограничивающую пространство между пластинами измерительного конденсатора 4, который входит в состав радиорезонансной установки для измерения диэлектрической проницаемости образца, связанной с его влажностью установленной зависимостью. Установка содержит генератор электрических колебаний 1, индуктивный элемент 2 и параллельно соединенные подстроечный 3 и измерительный 4 конденсаторы. Последовательно с индуктивным элементом 2 включен индикатор резонанса колебательного контура 5, в качестве которого использован амперметр. Одной из пластин измерительного конденсатора 4 прижимают массу чая и фиксируют расстояние между пластинами. Затем с помощью радиорезонансной методики измерений определяют соответствующую этому расстоянию диэлектрическую проницаемость образца. Повторяют аналогичные замеры диэлектрической проницаемости для каждого из дискретно сокращаемых расстояний между пластинами измерительного конденсатора 4 до фиксации неизменности ее величины, по которой в соответствии с ранее составленной калибровочной зависимостью определяют влажность образца чая. Устройство обеспечивает высокую точность измерений благодаря возможности определения истинного значения диэлектрической проницаемости образца, не зависящего от неравномерности плотности его структуры. 1 н.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to measuring technique and can be used in the food industry to assess the moisture content of tea. The tea sample under study is placed in a dielectric container 7, which limits the space between the plates of the measuring capacitor 4, which is part of the radio-resonance installation for measuring the dielectric constant of the sample, related to its moisture content by the established dependence. The installation contains an electric oscillation generator 1, an inductive element 2 and parallel tuning 3 and measuring 4 capacitors. In series with the inductive element 2, the resonance indicator of the oscillatory circuit 5 is turned on, for which an ammeter is used. One of the plates of the measuring capacitor 4 is pressed against the mass of tea and the distance between the plates is fixed. Then, using the radio-resonance measurement technique, the dielectric constant of the sample corresponding to this distance is determined. Similar measurements of the dielectric constant for each of the discretely reduced distances between the plates of the measuring capacitor 4 are repeated until the value is fixed, according to which, in accordance with the previously compiled calibration dependence, the moisture content of the tea sample is determined. The device provides high measurement accuracy due to the possibility of determining the true value of the dielectric constant of the sample, which is independent of the uneven density of its structure. 1 n.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в пищевой промышленности при оценке влажности чая.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in the food industry to assess the moisture content of tea.

Известно устройство для оценки влажности чая, содержащее замкнутую емкость, предназначенную для размещения исследуемого образца, узел прессования до его однородной плотности и электрические датчики влажности, по усредненным показаниям которых выносят суждение о величине влажности образца (1). Недостатком известного устройства является сложность конструкции, включающей в себя большое количество измерительных элементов.A device for assessing the moisture content of tea is known, which contains a closed container designed to accommodate the test sample, a pressing unit to its uniform density, and electric humidity sensors, based on the average readings of which, they can judge the amount of moisture in the sample (1). A disadvantage of the known device is the complexity of the design, which includes a large number of measuring elements.

Наиболее близким к полезной модели является устройство для определения влажности чая, содержащее диэлектрическую емкость, предназначенную для размещения исследуемого образца, неподвижных электродов, соединенных с узлом измерения. Для уплотнения массы образца в заданном объеме использован вибрационный электрод, соединенный с электромагнитом (2).Closest to the utility model is a device for determining the moisture content of tea, containing a dielectric capacitance, designed to accommodate the test sample, fixed electrodes connected to the measuring unit. To seal the mass of the sample in a given volume, a vibration electrode connected to an electromagnet was used (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная неопределенностью электрических свойств исследуемого образца из-за неравномерности плотности его структуры, что объясняется отсутствием уплотнения вне электродов, где присутствуют краевые эффекты электрического поля.A disadvantage of the known device is the low accuracy of the measurements, due to the uncertainty of the electrical properties of the test sample due to the uneven density of its structure, which is explained by the lack of compaction outside the electrodes, where the edge effects of the electric field are present.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является повышение точности измерений.The technical result that can be achieved using this utility model is to increase the accuracy of measurements.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения влажности чая, содержащем предназначенную для размещения исследуемого образца диэлектрическую емкость, ограничивающую пространство между пластин измерительного конденсатора (2), измерительный конденсатор входит в состав радиорезонансной установки для измерения диэлектрической проницаемости образца, связанной с его влажностью установленной зависимостью, при этом радиорезонансная установка включает в себя генератор электрических колебаний, присоединенный через индикатор резонанса колебательного контура и индуктивный элемент к выводам параллельно соединенных подстроечного и измерительного конденсаторов, причем измерительный конденсатор имеет измерительную шкалу величины расстояния между его пластинами, на одной из которых закреплена диэлектрическая емкость, а вторая, выполненная с The technical result is achieved by the fact that in a device for measuring the moisture content of tea containing a dielectric capacitance intended for placement of the test sample, which limits the space between the plates of the measuring capacitor (2), the measuring capacitor is part of a radio-resonance installation for measuring the dielectric constant of a sample associated with its installed humidity dependence, while the radio-resonance installation includes an electric oscillation generator connected through the resonance indicator of the oscillatory circuit and the inductive element to the findings of parallel connected trimming and measuring capacitors, and the measuring capacitor has a measuring scale of the distance between its plates, one of which is fixed to a dielectric capacitance, and the second, made with

возможностью перемещения внутри диэлектрической емкости, соединена с упором, предназначенным для дискретного сжатия исследуемого образца второй пластиной измерительного конденсатора до фиксации неизменности величины его диэлектрической проницаемости.the ability to move inside the dielectric capacitance, is connected with a stop designed for discrete compression of the test sample by the second plate of the measuring capacitor until the fixed value of its dielectric constant.

На Фиг.1 изображена электрическая схема устройства для измерения влажности чая.Figure 1 shows an electrical diagram of a device for measuring the moisture content of tea.

На Фиг.2 представлена конструкция измерительного конденсатора.Figure 2 presents the design of the measuring capacitor.

Устройство для измерения влажности чая (Фиг.1) содержит установку для измерения диэлектрической проницаемости образца, включающую в себя генератор электрических колебаний 1, присоединенный через индуктивный элемент 2, например, катушку индуктивности, к выводам параллельно соединенных подстроечного 3 и измерительного 4 конденсаторов. Последовательно с индуктивным элементом 2 включен индикатор резонанса колебательного контура 5, в качестве которого использован амперметр. Для размещения исследуемого образца и фиксации его объема использована замкнутая диэлектрическая емкость 6. Емкость 6 может иметь форму открытого стакана либо круговой скобы, замыкающей пространство между пластинами измерительного конденсатора. Для мобильного определения емкости подстроечного конденсатора 3 может быть использована измерительная шкала, градуированная в соответствии с величиной его емкости. Измерительный конденсатор 4 имеет измерительную шкалу, градуированную в соответствии с величиной расстояния между его пластинами, которая может быть выполнена в виде измерительного индикатора 7 (Фиг. 2).A device for measuring the moisture content of tea (FIG. 1) comprises a device for measuring the dielectric constant of a sample, including an electric oscillation generator 1 connected through an inductive element 2, for example, an inductor, to the terminals of parallelly connected trimmer 3 and measuring 4 capacitors. In series with the inductive element 2, the resonance indicator of the oscillatory circuit 5 is turned on, for which an ammeter is used. To place the test sample and fix its volume, a closed dielectric capacitance 6 was used. The capacitance 6 may take the form of an open cup or a circular bracket closing the space between the plates of the measuring capacitor. For mobile determination of the capacitance of the tuning capacitor 3, a measuring scale graduated in accordance with the value of its capacitance can be used. The measuring capacitor 4 has a measuring scale graduated in accordance with the distance between its plates, which can be made in the form of a measuring indicator 7 (Fig. 2).

Устройство для определения влажности чая работает следующим образом.A device for determining the moisture content of tea works as follows.

Исследуемый образец чая помещают в диэлектрическую емкость 6 и с помощью упора прижимают одной из пластин, например, верхней. После этого измеряют толщину образца, соответствующую расстоянию между пластинами (d, мм), исходя из которого с помощью радиорезонансного метода измерения, реализуемого установкой, определяют диэлектрическую проницаемость образца.The tea sample to be studied is placed in a dielectric container 6 and, using the stop, press one of the plates, for example, the upper one. After that, the thickness of the sample is measured, corresponding to the distance between the plates (d, mm), based on which the dielectric constant of the sample is determined using the radio-resonance measurement method implemented by the installation.

Работа радиорезонансной установки для измерения диэлектрической проницаемости образца, состоит в том, на фиксированной частоте генератора колебаний 1, например, 50 кГц, с помощью изменения величины емкости подстроечного конденсатора 3 колебательный контур, состоящий из индуктивного элемента 2 и параллельно соединенных подстроечного 3 и измерительного 4 конденсаторов, настраивают в резонанс, при котором фиксируют величину емкости подстроечного конденсатора 3 с образцом (С 3/обр, пкФ). Режим резонанса определяют по максимальному отклонению стрелки амперметра 5. После извлечения образца на той же частоте генератора 1 и при том же расстоянии между пластинами измерительного The operation of the radio-resonance installation for measuring the dielectric constant of the sample consists in, at a fixed frequency of the oscillation generator 1, for example, 50 kHz, by changing the value of the capacitance of the trimming capacitor 3, an oscillating circuit consisting of an inductive element 2 and parallel connected trimming 3 and measuring 4 capacitors , adjust to resonance, in which the value of the capacitance of the tuning capacitor 3 with the sample is fixed (C 3 / arr, pcF). The resonance mode is determined by the maximum deviation of the arrow of ammeter 5. After removing the sample at the same frequency of the generator 1 and at the same distance between the plates of the measuring

конденсатора 4 контур снова настраивают в резонанс, фиксируя при этом величину емкости подстроечного конденсатора 3 без образца (С 3/б, пкФ), после чего величину диэлектрической проницаемости образца (###U1028oбp) определяют по формуле:of the capacitor 4, the circuit is again tuned to resonance, fixing the value of the capacitance of the tuning capacitor 3 without a sample (C 3 / b, pcF), after which the value of the dielectric constant of the sample (### U1028oob) is determined by the formula:

###U1028_обр=(С 3/обр.- С 3/б+С4/б)/ С4/б, где### U1028 _arr. = (C 3 / arr. - C 3 / b + C4 / b) / C4 / b, where

C4/б.=56/d. (пкФ) - емкость измерительного конденсатора 4 без образца.C4 / b. = 56 / d. (pcF) is the capacitance of the measuring capacitor 4 without a sample.

Затем снова прижимают образец массы чая, сокращая его объем и, естественно, расстояние между пластинами конденсатора 4, и снова определяют соответствующую диэлектрическую проницаемость, в дальнейшем повторяя аналогичные замеры для каждого из дискретно сокращаемых объемов образца (расстояний между пластинами измерительного конденсатора) до фиксации неизменности ее величины. Полученное (неизменное при дальнейшем сокращении расстояния между пластинами) значение диэлектрической проницаемости является ее истинной величиной, по которой в соответствии с ранее составленной калибровочной зависимостью определяют влажность образца чая.Then, a sample of the mass of tea is pressed again, reducing its volume and, of course, the distance between the plates of the capacitor 4, and the corresponding dielectric constant is determined again, further repeating similar measurements for each of the discretely reduced volumes of the sample (distances between the plates of the measuring capacitor) until its invariance is fixed quantities. The obtained (unchanged with a further reduction in the distance between the plates) value of the dielectric constant is its true value, according to which, in accordance with the previously compiled calibration dependence, the moisture content of the tea sample is determined.

Для построения калибровочной зависимости ###U1028обр=f (W), было исследовано пять образцов одного типа сырья с различной влажностью (W), определенной термогравиметрическим методом, при котором в процессе исследований образец подвергают сушке до постоянной массы, после чего по известным формулам определяют величину влажности (Головтеева А.А., Куцыди Д.А., Санкин Л.Б. «Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха» М., Легкая и пищевая промышленность, 1982 г., с.173-175).To build the calibration dependence ### U1028obr = f (W), five samples of the same type of raw material with different humidity (W) determined by the thermogravimetric method were studied, during which the sample was dried to a constant weight during the study, after which it was determined using known formulas humidity value (Golovteeva A.A., Kutsidi D.A., Sankin LB "Laboratory workshop on chemistry and technology of leather and fur" M., Light and food industry, 1982, p.173-175).

С помощью данной полезной модели определены значения диэлектрической проницаемости, соответствующие влажности каждого из образцов. В результате исследований экспериментально установлена взаимосвязь между величиной диэлектрической проницаемости (###U1028обр) образца чая и его влажностью.Using this utility model, the dielectric constant values corresponding to the moisture content of each of the samples were determined. As a result of research, the relationship between the value of the dielectric constant (### U1028rev) of the tea sample and its moisture content was experimentally established.

С помощью установленной экспериментально зависимостью можно по величине диэлектрической проницаемости всегда определить влажность образца данного вида сырья, причем чай может быть как рассыпным, так и пакетированным.With the help of an experimentally established relationship, the moisture content of a sample of a given type of raw material can always be determined from the value of the dielectric constant, moreover, the tea can be either loose or packaged.

Устройство обеспечивает высокую точность измерений благодаря возможности определения истинного значения диэлектрической проницаемости образца, не зависящего от неравномерности плотности его структуры.The device provides high measurement accuracy due to the possibility of determining the true value of the dielectric constant of the sample, which is independent of the uneven density of its structure.

Высокая точность и быстрота исследований позволяет сделать вывод о предпочтительности применения данного устройства оценки влажности относительно ранее известных. Устройство может быть использовано при экспресс оценке влажности чая.High accuracy and speed of research allows us to conclude that it is preferable to use this device for assessing moisture relative to previously known. The device can be used for express assessment of tea moisture.

Составитель описания: Лычников Д.С.Compiled by description: Lychnikov D.S.

Источники информации, используемые при составлении описания:Sources of information used in the preparation of the description:

1. WO 96/01987, G01N 1/20, 27/04, 1996 г.1. WO 96/01987, G01N 1/20, 27/04, 1996.

2. SU 543291, G01N 27/22, 1975 г.2. SU 543291, G01N 27/22, 1975.

Claims

A device for measuring the moisture content of tea, containing a dielectric capacitance intended for placement of the test sample, limiting the space between the plates of the measuring capacitor, characterized in that the measuring capacitor is a part of the radio resonance installation for measuring the dielectric constant of the sample associated with its moisture content by the established dependence, while the radio resonance installation includes an electric oscillator connected via a resonance indicator to oscillatory circuit and inductive element to the conclusions of parallel-connected tuning and measuring capacitors, and the measuring capacitor has a measuring scale for the distance between its plates, one of which is fixed to a dielectric capacitance, and the second, made with the ability to move inside the dielectric capacitance, is connected to a stop intended for discrete compression of the test sample by the second plate of the measuring capacitor until the dielectric constant is fixed nical permeability.