Поверхностный емкостный датчик

 

1. : ПОВЕРХНОСТНЫЙ ,ЕМКОСТШЙ ДАТЧИК, содержащий цилиндрический корпус с расположенными ;в нем сооси6 двумя, изолированными ;один от другого цилиндрическими электродами,Irsv .. . отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет учета тейпе: ратуры и засоленности исследуемого .материала/ один из электродов выполнен полым в видеусеченного конуса, а другой - в виде кольца с изоляцией ,от исследуемой среды, между электроWMH установлен электрод солемера, .выполненный в виде четырех металлич ческих стержней, одни концы которых закреплены через резьбовые соединения под прямым углом между собой с помощью кольца внутри корпуса, а другие их конщг закреплены в корпусе .заподлицо. 2. Датчик по П.1 о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что в полом электро (Л де расположено термосопротивление. OQ ср

40397 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК (19) (И) -",.Ц5Р С 01 м 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2Ц 3337481/18-25, (22) 26. 08 ° 81 (46) 07 09.83. Бюл. Р 33 (72);Ш;Ш.Зиятдинов и A.Ð.Рамазанов (71) Среднеазиатский ордена Трудового Ерасного Знамени научно-исследовательский институт ирригации им. В.Д.Журина (53) 551. 508 .7(088 .8) (56) 1. авторское свидетельство СССР

9 516952, кл.. Q Ol И 27/22, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 682810, кл..6 01 М 27/22, 19Я6 (щэототип) . (54) (57) 1. 004EPXH0CTHHA,ENKOCTHHA

ДАТЧИК, содержащий циЛйндрический корпус с расположенными,,.в нем соосно двумя, изолированными, один от другого цилиндрическими электродами, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения его функциональных воэможностей .за счет учета температуры и засоленности исследуемого материала, один из электродов выполнен польм в виде усеченного конуса, а другой — в виде кольца с изоляцией .;.,от исследуемой среды, между электро дами установлен электрод солемера, -". выполненный в виде четырех металлист ческих стержней, одни концы которых закреплены через резьбовые соединения под прямым углом между собой с помощью кольца внутри корпуса, а другие их концы закреплены в корпусе

:заподлицо.

2. Датчик по.п.l о т л и ч а ю - Fg шийся тем, что в полом электро де расположено термосопротивление.

1040397

Изобретение относится к измерительной, технике и предназначено для поч венно-мелиоративных исследований, Известен датчик для измерения влажности химически неоднородных материалов с высокой проводимостью, содержащий электроды на изолированной основе.

Изолированное основание выполнено в виде шайбообразной подложки иэ сегнетокерамики и размещено на дне теплопроводящего корпуса, а последний выполнен в виде стакана, в котором расположен термоэлемент (1).

Известная конструкция датчика непригодна для измерения малых зна- )5 чений влажности среды ввиду своей конструктивной особенности, так как изолированные электроды от,измеряемой средн в силу больших сопротивлений обладают низкой чувствительностью. Введение для этой цели дополнительных усилителей в аппаратуре ведет к искажению поступающих сигналов, что уменьшает точность измерения. 25

Наиболее близким к предлага мому является поверхностный емкостный датчик, содержащий цилиндрический корпус с расположенными в нем соосно двумя изолированными один от дру; гого цилиндрическими электродами (2) .

Недостатком известного датчика является то, что его нельзя использовать там, где необходимо одновременно определять концентрации солей и температуры в объеме измере ния влажности без извлечения образцов.

Растворение солей в дисперсных телах, например в почвогрунтах, зависит от их влажности и температуры, вместе40 с тем при протекании непрерывного проце"са их значения меняются как во времени, так в пространстве (в элементарном объеме), причем величина засоленности даже полностью растворен- 45 ных солей в этих телах не остается постоянной в силу взаимного изменем ния градиента влажности и температуры.

В связи с этим значение 50 влажности дисперсных тел, соответст-. вующей данной температуре и опреде,ленному периоду формирования концентрации солей, необходимо определить в едином объеме на месте измерения. 55

Бель изобретения — расширение функ циональных в озмож нос тей датчика за счет учета температуры и засоленности исследуемого материала.

Укаэанная цель достигается тем, 60 что в поверхностном емкостном датчике, содержащем цилиндрический корпус с расположенными в нем соосно двумя, изолированными один от другого цилинд".. рическими электродами, один из элект) 5 родов выполнен полым в виде усеченного конуса, а другой — в .виде кольца с изоляцией от исследуемой среды, между электродами установлен электрод солемера, выполненный в виде четырех металлических стержней, одни концы которых закреплены через резьбовые соединения под прямым углом между собой с помощью кольца внутри корпуса, а другие их концы закреплены в корпусе заподлицо.

Кроме того, в полом электроде расположено термосопротивление. На фиг.1 схематически покан емкостный датчик, продольный разрез; на фиг.2 разрез A-A на фиг.1.

Предлагаемый датчик представляет собой измерительный емкостный датчик в виде зонда, позволяющий вести измерения в почвогрунтах ненарушенной структуры без извлечения образцов на любой глубине от поверхности земли.

Роль обкладок конденсатора играют. два изолированных между собой металлических электрода 2 и 3, расположен ные на расстоянии один од другого на одной оси цилиндрического корпуса 1 из диэлектрического материала.

Электрод 3 выпрлнен полым в виде усеченного конуса, а электрод 2 в виде кольца. Билиндрический кольцевой электрод 2 электрически изолирован диэлектрическим материалом

4 от измеряемой среды, а электрод

3 (полый) находится в контакте с измеряемой средой. В полый электрод 3 вмонтировано термоаопротивлен::. 5, что образует активный электрод датчика. Между электродами 2 и 3 установлен электрод 6 солемера, работающий по принципу электропроводности,вмонтированный в кольцо 7.

Вторым электродом солемера является также активный электрод 3 датчика.

Таким образом, последний -является единым электродом всех трех функциональных параметров измеряемого объекта.

В предлагаемой конструкции поверхности электродов разнесены по поверхности корпуса датчика. Следовательно, электрическое поле не будет локализовано в самом корпусе датчика, а будет охватывать значительное пространство вокруг него с наружной стороны. При этом электрическое поле электродов 6 и 3 солемера расположено в его внутреннем пространстве. Электрические поля электродов влагомера и солемера предлагаемого датчика располагаются по отношению друг к другу коаксиально,что обеспечивает высокую точность измерения засоленности(измеряемой среды (почвогрунта) по электропроводности во лажной среде.

1040497 г

Составитель А. Платова редактор Ю.Ковач .Техред ж.Кастелевич Корректор О.Тигор

Заказ 6921/48 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Электрод 6 солемера, расположенный между двумя цилиндрическими электродами 2 и 3, .состоит из четырех ме-, таллических стержней, одни концы которых крепятся через резьбовые сеединения под прямым углом между 5 собой на поверхность кольца 7, распо. ложенного внутри корпуса 1 перпендикулярно со своей плоскостью к оси датчика, а другие их концы выходят, радиально через стенку на поверхность!0 корпуса 1 эаподлицо.

Все три электрода датчика включаются с помощью коммутативного устройства в известную мостовую схему прибора. Питание моста одним плечом которого является датчик-зонд, состоящий из двух цилиндрических электродов, осуществляется стабилизированным по амплитуде и частоте . переменным напряжением.

Датчик работает. следующим образом.

Электрическое поле предлагаемого датчика охватывает пространство вокруг цилиндрических электродов 2 и 3 имеет коаксиальную форму при первом приближении . Вместе с тем активная проводлмость,между электродами 2 и 3, зависящая .от содержания.солей в измеряемом объекте, сводится к нулю ввйду того, что один из электродов датчика изолирован от измеряемой среды. Реактивная проводимость составной частью которой является изменение емкости датчика прямо пропорциональной влажности измеряемой среды, возрастает. При этом сигнал разбаланса подается на измеряемый прибор.

Изменение активного сопротивления, завиеящее от минерализации влажной < среды, измеряется в паре электродом б солемера и активным электродом 3 датчика кондуктометрическим методом.

Температура этой же среды определяется по изменению величины термосопро,тивления 5.