SU761895A1 - Емкостной датчик-зонд 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится -к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности почвогрунтов, зерна, удобрений и т. п. материалов, например, в полевых или складских условиях, лаборато- 5 риях и предприятиях в потоке.

Известна емкостная ячейка накладного типа, содержащая два рабочих электрода (один общий, другой потенциальный), находящихся в одной плоскости, и дополнитель- ю ный защитный электрод, расположенный между ними [1]·

Наиболее близким к изобретению является емкостный датчик-зонд, включающий рабочий и общий электроды, закрепленные 15 с зазором между собой неактивными поверхностями на наружной поверхности диэлектрического основания и дополнительный электрод [2]. Указанные датчики имеют низкую чувствительность из-за величи- 20 ны начальной электрической емкости, обусловленной в основном диэлектрической проницаемостью материала втулки. Кроме того, изменения диэлектрических характеристик материала втулки, связанные со старе- 25 нием его материала или увлажнением, приводят к погрешности измерений.

Целью изобретения является повышение

чувствительности датчика и точности измерений. ,30

2

Цель достигается тем, что дополнительный защитный электрод расположен с диэлектрическим зазором вокруг неактивных поверхностей рабочего электрода, а на поверхности диэлектрического основания — в зазорах между рабочим и общим электродами.

Благодаря действию электрического поля дополнительного электрода, подключенного к источнику синфазного напряжения, снижается начальная электрическая емкость датчика за счет устранения той части его электрической емкости, которая обусловлена, диэлектрической проницаемостью материала основания, служащего для фиксации рабочего и общего электродов, что повышает чувствительность датчика, а изменения диэлектрических характеристик его материала от воздействия влаги, времени, температуры и других причин не имеют никакого значения или влияния на результаты измерений.

На чертеже схематически изображен емкостный датчик-зонд.

Датчик содержит цилиндрический корпус 1 из металла, являющийся общим электродом, втулку 2 из металла, рабочий электрод 3, дополнительный защитный электрод 4, диэлектрическое основание 5, наконечник зонда 6, выполненный из диэлектрика, из3

4

761895

мерительный автогенератор 7 ,и источник синфазного напряжения 8 (повторитель).

Сплошными линиями на чертеже изображено электрическое поле рабочего электрода 3, пунктирными — поле дополнительного электрода 4, который выполнен перфорированным для улучшения сцепления с диэлектрическим основанием 5.

Рабочий электрод 3 расположен в виде кольца на поверхности основания 5, а дополнительный электрод 4 охватывает рабочий электрод 3 как на поверхности основания 5, так и внутри него. Втулка 2 является частью общего электрода — корпуса 1 и одновременно служит для крепления основания 5 с электродами 3 и 4 на корпусе 1.

Устройство работает следующим образом.

Датчик-зонд внедряется в исследуемое вещество на заданную глубину. Для проведения измерений включается измерительный автогенератор 7, который подает переменное напряжение на рабочий электрод 3. С помощью эмиттерного повторителя' 8 на дополнительный электрод 4 подается синфазное напряжение, которое создает электрическое поле, препятствующее проникновению электрического поля рабочего электрода 4 внутрь материала диэлектрического основания 5, и формирует последнее во внешнем пространстве, в данном случае в виде двух сплющенных тел вращения вокруг зонда. Такая форма электрического поля рабочего электрода дополнительно улучшает метрологические характеристики датчика за счет снижения влияния возможных воздушных прослоек между корпусом датчика и исследуемым веществом, так как электрическое поле рабочего электрода глубже проникает в последнее.

Втулка 2 кроме части общего электрода предназначена также для передачи механических нагрузок на корпус зонда от наконечника 6. При снижении требований к 5 прочности, например при измерениях влажности зерна, втулка 2 исключается, рабочее электрическое поле в этом случае приобретает форму одного сплющенного тела вращения.

¹⁰ Наконечник 6 из диэлектрика может использоваться для размещения датчика температуры с целью температурной компенсации, а также одновременного измерения температуры.

⁵ Для измерений в потоке датчик изготавливается не круглой, а сплюснутой формы в поперечном сечении.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   О

   Емкостной датчик-зонд, включающий рабочий и общий электроды, закрепленные с зазором между собой неактивными поверхностями на наружной поверхности диэлек⁵ трического основания, и дополнительный электрод эквипотенциальной защиты, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности датчика и точности измерений, дополнительный электрод рас0 положен с диэлектрическим зазором вокруг неактивных поверхностей рабочего электрода, а на поверхности диэлектрического основания — в зазорах между рабочим и общим электродами.

   5