SU1476367A1

SU1476367A1 - Влагомер

Info

Publication number: SU1476367A1
Application number: SU874306894A
Authority: SU
Inventors: Олег Павлович Глудкин; Валерий Эдуардович Капитонов; Юрий Федорович Опадчий
Original assignee: Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1989-04-30

Abstract

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано во всех отрасл х народного хоз йства дл контрол и измерени влажности различных материалов. Цель изобретени - повышение точности измерени влажности. Влагомер содержит первый 1 и второй 2 источники тока, управл емые напр жением (ИТУН), первый 3 и второй 4 емкостные датчики, фазовый детектор 5, смеситель 6, высокочастотный генератор 7, перестраиваемый генератор 8, интегратор 9, управл ющий элемент 10, модул тор 11, управл емый делитель 12. Пиковый детектор 13 и фильтр 14 низких частот, причем выход пикового детектора через фильтр низких частот подключен к управл ющему входу регулируемого делител , вход которого соединен с выходом модул тора, а выход подключен к входу управлени перестраиваемого генератора, выход которого соединен с первым входом смесител , выход которого подключен к первому входу фазового детектора, выход которого через последовательно соединенные интегратор, управл ющий элемент и высокочастотный генератор подключен к второму входу смесител , инвертирующий вход первого источника тока, управл емого напр жением, подключен к выходу смесител , его выход соединен с первым выводом первого емкостного датчика, входом пикового детектора и входом второго источника тока, управл емого напр жением, выход которого подключен к инвертирующему входу первого источника тока, управл емого напр жением, первому выводу второго емкостного датчика и второму входу фазового детектора, вторые выводы емкостных датчиков подключены к общей шине. Повышение точности достигаетс за счет увеличени коэффициента преобразовани емкость-работа. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано во всех отрасл х народного хоз йства дл контрол и измерени влажности различных материалов .

Цель изобретени - повышение точности измерени влажности.

На чертеже представлена блок-схема влагомера.

Влагомер содержит первый 1 и второй 2 источники тока, управл емые напр жением (ИТУН), первый 3 и второй 4 емкостные датчики, фазовый детектор 5, смеситель 6, высокочастотный генератор 7, перестраиваемый генератор 8, интегратор 9, управл ющий элемент 10, модул тор 11, управл емый делитель 12, пиковый детектор 13 и фильтр 14 низких частот. Выход пикового детектора через фильтр низких частот подключен к управл ющему входу регулируемого делител , вход которого соединен с выходом модул тора , а выход подключен к входу управлени перестраиваемого генератора, выход которого соединен с первым входом смесител , выход которого подключен к второму входу фазового детектора, выход которого через последовательно соединенные интегратор , управл ющий элемент и высокочастотный генератор подключен к второму входу смесител , неинвертирующий вход первого источника тока, управл емого напр жением , подключен к выходу смесител , его выход соединен с первым выводом первого емкостного датчика, входом пикового детектора и входом второго источника тока, управл емого напр жением, выход которого подключен к инвертирующему входу первого источника тока, управл емого напр жением, первому выводу второго емкостного датчика и второму входу фазового детектора, вторые выводы емкостных датчиков подключены к общей шине.

Влагомер работает следующим образом.

На входы смесител 6 подаютс сигналы с генератора 7 высокой частоты и перестраиваемого генератора 8. Разность частот этих сигналов с выхода смесител 6 поступает на первый вход фазового детектора 5 и неинвертирующий вход первого ИТУН 1. Фаза сигнала, снимаемого с выхода ИТУН 2, зависит от емкости емкостных датчиков 3 и 4, котора в свою очередь определ етс влажностью измер емой среды. Выходной сигнал ИТУН 2 подаетс на второй вход фазового детектора 5, выходной сигнал которого через интегратор 9 и управл ющий элемент 10 измен ет частоту генератора 7 высокой частоты таким образом, чтобы разность фаз входных напр жений фазового детектора 5 была неизменной.

Дл точного измерени фазы фазовым детектором 5 глубина частотной модул ции перестраиваемого генератора 8, осуществл ема модул тором 11, выполнена зависимой от амплитуды сигнала на выходе

ИТУН 1. Амплитудное значение этого напр жени выдел етс пиковым детектором 13 через фильтр 14 низкой частоты, измен ет коэффициент передачи управл емого делител 12. Увеличение амплитуды сигнала на выходе пикового детектора 13 приводит к уменьшению коэффициента передачи управл емого делител 12 и соответствующему уменьшению глубины частотной модул ции перестраиваемого генератора 8 и наоборот.

® Так как амплитуда выходного напр жени ИТУН 1 однозначно св зана с крутизной фазовой характеристики цепи ИТУН 1 и 2, то изменение глубины частотной модул ции перестраиваемого генератора 8 гарантирует

г во всех режимах работы нахождение частоты колебаний на выходе смесител 6 на линейном участке упом нутой фазовой характеристики .

Применение двух емкостных датчиков 3 и 4, включенных на выходах соответствую0 щих ИТУН 1 и 2, и подключение выхода первого ИТУН 1 к входу пикового детектора 13, а выхода ИТУН 2 - к второму входу фазового детектора позвол ет как минимум в два раза увеличить изменение частоты генератора 7 высокой частоты при одинаковом с прототипом изменении влажности измер емой среды.

Изложенное можно по снить следующими выражени ми. В устройстве-прототипе измерительный двухполюсник выполнен на основе колебательного контура. Его резонансна частота при полном включении в его состав емкостного датчика равна

o)p« 1 /л/L Сд ,(1)

где L - эквивалентна индуктивность измерительного двухполюсника; Сд-емкость датчика. Выходна частота смесител равна резонансной частоте измерительного двухполюсника

0

5

СОрц СОлер - (Оеы

(2)

где ш«ых - частота генератора высокой частоты;

wnt.p - центральна частота перестраиваемого генератора.

Разреша (2) относительно сооыг и дифференциру полученное выражение с учетом (1), найдено

1

аСд

i--y-((Hnep-СОаыдг)

СА

Дл определени аналогичной зависимости в предлагаемом устройстве передаточ- ную функцию участка цепи от неинвертирующего входа ИТУН 1 до выхода ИТУН 2 можно записать в виде

Kl K2/(Kl-K2+l)

W(P). (4)

Т,-Т-

Ki-K2+l где

/ 2+ й4/ч-1

/С|-/С2+Г

vHf

GI, G2

коэффициент передачи по на

,

(2

пр жению каскада в первом ивтором

ИТУН;

сопротивление нагрузки на выходе ИТУН 1 и 2; передаточна

Claims

вого детектора 13, что эквивалентно увеличению петлевого усилени по амплитуде цепи ООС, состо щей из пикового детектора 13, фильтра 14 низких частот, управл емого делител 12, перестраиваемого генератора 8, смесител 6 и ИТУН 1. Последнее обеспечивает более строгое выполнение услови нахождени средней частоты колебаний на выходе смесител 6 в линейной части фазовой характеристики цепи, образованной послечто повышает точность измерени . Формула изобретени

проводимость,.гг.., г

ИТУН I и 2; 10 довательным включением ИТУН 1 и ИТУН 2, н - СА , CAij- посто нные

времени;

- емкости соответственно дат

чиков 3 и 4-15 Влагомер, содержащий первый емкостный датчик, высокочастотный генератор, управл ющий элемент, пиковый детектор, фильтр низких частот, регулируемый делитель , перестраиваемый генератор и смеситель , причем выход пикового детектора через 20 фильтр низких частот подключен к управл ющему входу регулируемого делител , вход которого соединен с выходом модул тора , а выход подключен к входу управлени перестраиваемого генератора, выход котороГ1 / , С ,С

На практике легко обеспечить К,-К, при любом активном сопротивлении исследуемой среды. Тогда (4) принимает вид

1 W(P)(5)

Г,.р2+(7К Kz

-Т2)

К К. 2

Р+1

Анализиру характеристический полином полученного выражени , легко найти частоту сопр жени частотной характеристики25 го соединен с первым входом смесител , вы- рассматриваемой части схемы. При этом,ход которого подключен к первому входу если Г| Г2, тофазового детектора, выход которого через IQ . Q последовательно соединенные интегратор,

, (6)управл ющий элемент и высокочастотный

генератор подключен к второму входу смеCt

Э/х Ь«

О()вых2(( Швых)---.

Сд

Так как дл предложенной схемы также30 сител , отличающийс тем, что, с целью посправедливо выражение (2), аналогичновышени точности измерени влажности,

можно найтив него введены два источника тока, управЪСл емых напр жением, и второй емкостный

(7)датчик, причем неинвертирующий вход пер Авого источника тока, управл емого напр жеСравнение выражений (3) и (7) пока-35 нием, подключен к выходу смесител , а его

зывает, что при одинаковом относительномвыход соединен с первым выводом первого

изменении емкости датчиков приращениеемкостного датчика, входом пикового детекв-ыходной частоты в предлагаемом устройст-тора и входом второго источника тока, упве в два раза выше, таким образом, точностьравл емого напр жением, выход которого

измерени влажности повышаетс в 2 раза.подключен к инвертирующему входу первого

Подключение входа пикового детектора 13 к выходу ИТУН 1, а не ИТУН 2, при выборе ,2 также позвол ет увеличить точность измерени влажности за счет повышени амплитуды колебаний на входе пикоисточника тока, управл емого напр жением, первому выводу второго емкостного датчика и второму входу фазового детектора, вторые выводы емкостных датчиков подключены к общей шине.

вого детектора 13, что эквивалентно увеличению петлевого усилени по амплитуде цепи ООС, состо щей из пикового детектора 13, фильтра 14 низких частот, управл емого делител 12, перестраиваемого генератора 8, смесител 6 и ИТУН 1. Последнее обеспечивает более строгое выполнение услови нахождени средней частоты колебаний на выходе смесител 6 в линейной части фазовой характеристики цепи, образованной после ,.гг.., г

довательным включением ИТУН 1 и ИТУН 2,

что повышает точность измерени . Формула изобретени

довательным включением ИТУН 1 и

источника тока, управл емого напр жением, первому выводу второго емкостного датчика и второму входу фазового детектора, вторые выводы емкостных датчиков подключены к общей шине.