Термогравиметрический влагомер

 

ТЕРМОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ ВЛАГОМЕР , содержащий су1аильную камеру с размещенной в ней грузоприемной площадкой , которая жестко связана с катушкой магнитного компенсатора, подвешенной на упругой консоли в поле постоянного магнита, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно Введен датчик перемещения грузоприемной площадки, соединенный с входами интегратора и порогового устройства с симметричной статической характеристикой, выходы которых через сумматор и усилитель мощности связаны с катушкой магнитного компенсатора , а регистрирующий блок измерителя соединен с выходом интегратора . 4 9 Ct а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) G 01. N 25/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 1 с.(.ф„ъ

Фиг. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЬГГИЙ (21) 3302764/18-25 (22) 04.06.81 (46) 07.10,83. Бюл. Р 37 (72) В.Ю.Apron В.С.Зарицкий, Ю.С.Вернер и В,П.Демидов (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени сельскохозяйственный институт

I (53) 620. 171. 33 (088.8) {56) 1. Патент ФРГ 9 2261823, кл. G 01 С 23/14, опублик. 1978.

2. Заявка Японии 9 52-28395, кл. G 01 Н 5/02, .1977(прототип) . (54) (57) TEPMOI ÐAÂÈMÅTÐÈ×ÅÑÊÈÉ ВЛАРОМЕР, содержащий сушильную камеру с размещенной. в ней грузоприемной площадкой, которая жестко связана с ка тушкой магнитного компенсатора, подвешенной на упругой консоли в поле постоянного магнита, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введен датчик перемещения грузоприемной площадки, соединениый . с входами интегратора и порогового устройства с симметричной статической характеристикой, выходы которых через сумматор и усилитель мощности связаны с катушкой магнитного компенсатора, а регистрирукщий блок измерителя соединен с выходом интегратора. е

1046664

Недостатком устройства является, во-первых, низкая точность измерений, связанная с тем, что при вибрации грузоприемной площадки отдельные частицы образца материала, имеющие разную форму, массу, а следовательно,55 и скорость витания, не одновременно подлетает вверх и опускаются на груэоприемник. Это уменьшает добротность системы, а значит, и точность измерения частоты. Во-вторых, масса образца, составляющего яишь часть общей массы подвижной системы, обеспе" чивает нелинейную зависимость частоты OT измеряемой массы. Это обуслав60 ливает необходимость применения функ-65

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для. определения концентрации вещества в исследуемых материалах.

Известно устройство для измерения влажности материалов, в котором сушильная камера объединена с весоизмерителем и сушка производится инфракрасными облучателями (1).

Недостатком устройства является низкая точность измерения, связанная с тем, что неподвижно лежащий на грузоприемной площадке весоизмерителя образец материала неравномерно прогревается по глубине, что приводит к перегреву верхнего слоя материала в 15 то время, когда нижние слои еще не просохли. При этом известно, что перегрев целого ряда веществ ведет к возникновению необратимых реакций распада, сопровождающихся уменьшением. веса сухого вещества, и, следовательно, к увеличению погрешности измерений.

Наиболее близким техническим решением является устройство для определения влажности, содержащее сушильную камеру с размещенной в ней грузоприемной площадкой, которая жестко связана с катушкой магнитного компенсатора, подвешенной на упругой консоли в поле постоянного магнита, При помощи положительной обратной ,связи в указанной механической системе возбуждаются автоколебания, в мИк процессе которых грузоприемная площадка с расположенным на ней высушиваемым материалом совершает возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости, что способствует .перемешиванию материала. О массе исследуемого образца материала судят 40 по резонансной частоте системы, которая фиксируется в процессе измерений, Таким образом, фиксируя резонансную частоту системы, являющуюся функцией всей перемещаемой в процес- 45 се колебаний массы, можно путем нелинейных преобразований рассчитывать массу образца материала во время его высушивания (2). ционального преобразователя, существенно усложняющего систему и вносящего дополнительные погрешности в измерении влажности.

Цель изобретения — повышение точ- . ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения влажности, содержащее сушильную камеру.с размещенной в ней грузоприемной площадкой, которая жестко связана с катушкой магнитного компрессора, под- вешенной на упругой консоли в поле постоянного магнита, дополнительно введен датчик перемещения грузоприемнсй площадки, соединенный с входами интегратора и порогового устройства с симметричной статической характеристикой, выходы которых через сумматор и усилитель мощности связаны с катушкой магнитного компенсатора, а регистрирующий блок измерителя соединен с выходом интегратора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит сушильную камеру 1, груэоприемную площадку 2, катушку 3 магнитного компенсатора, упругую консоль 4, постоянный магнит

5, датчик б перемещения грузоприемной площадки, пороговое устройство 7, интегратор В, сумматор 9, усилитель

10 мощности, регистрирующий блок 11.

Устройство работает следующим образом.

В состоянии равновесия, когда йа грузоприемной площадке 2 отсутствует навеска, сила тяжести подвижной час1 ти системы, включающей грузоприемную площадку 2, соединенную с компенсационной катушкой 3, скомпенсирована силой противодействия упругой консоли 4. В устройстве в установившемся состоянии существуют автоколебания, которые возникают из-эа наличия нелинейности, представленной в виде порогового устройства 7. Смещение подвижной части механической системы относительно положения равновесия фиксируется датчиком б перемещения и преобразуется в Электрический сигнал, приводящий пороговое устройство в состояние, при котором сила магнитного взаимодействия компенсационной катушки 3 и постоянного магнита 5, образованная током усилителя 10 мощности, стремится возвратить подвижную часть системы в исходное состояние. Одновременно сигнал датчика б перемещения вырабатывает на выходе интегратора 8 напряжение, полярность которого способствует увеличению тока в компенсационной катушке 3..

Вследствие инерционности возврат аистемы в нейтральное положение производится через конечный интервал времени ЬС, однако по инерции сис1046664

20 (п н

1 тема продолжает двигаться и оказывается в положении, .противоположном первоначальному. При этом в момент перехода через нейтральное положение полярность сигналов датчика перемещения, порогового устройства, уси лителя мощности, а также направление изменения напряжения интегратора меняются на противоположные, и процесс колебаний продолжается. Временные диаграммы этого режима соответствуют времени -t (фиг. 2), где а - вы.ходной сигнал датчика перемещения, д — выходное напряжение порогового устройства; 8 — выходное напряжение интегратора; 2. — выходной ток усилителя мощности. Среднее значение выходного напряжения интегратора наэтом интервале равно нулю.

Пусть в момент tH оператор уста. навливает на груэоприемной площадке образец исследуемого вещества. Под действием силы тяжести образца подвижная часть системы перемещается в нижнее положение, определяемое упором, и находится в нем до тех пор, 25 пока сумма сигнала порогового элемента 7 и растущего сигнала,интегратора 8 не будет достаточной для того, чтобы сформировать компенсирующее усилие, требуемое для подъема новой 30 массы. В новом состоянии в.системе также образуются незатухающие автоколебания относительно некоторого нового среднего значения (фиг.26,2) определяемого массой образца материала. Вибрация подвижной части механической системы обеспечивает постоянное перемешивание образца сыпуВНИИПИ Заказ 7721/43

Тираж 873 Подписное,Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 чего материала, что приводит к его равномерному высушиванию в сушильной камере, причем о скорости высушива-. ния и текущем значении массы образца оператор судит по показаниям регистрирующего блока 11, преобразующего выходное напряжение интегратора в удобную для наблюдения форМу.

Амплитуду колебаний напряжения на выходе интегратора в установившемся режиме можно как yro o уменьшить, во-первых, за счет увеличения амплиТуды колебаний сигнала порогового устройства (это приведет к увеличению частоты колебаний, а следовательно, к уменьшению коэффициента усиления интегратора), во-вторых, за счет уменьшения коэффициента усиления интегратора. Дальнейшего увеличения точности можно добиться путем включения регистрирующего блока через

Фильтр. Низкая добротность колебательной системы не влияет. на показания влагомера, поскольку .измеряется

Ф не частота, а-среднее значение сигнала интегратора. Это приводит к повышению точности измерений. Сила электромагнитной компенсации по известному физическому закону пропорциональна току, протекающему в катушке. Последний есть линейная функция выходного сигнала интегратора. Поэтому для регистрации текущего значения веса образца не требуется использование функционального преобразователя, что значительно упрощает устройство и повышает точность измерения влажности.