Влагометрическая установка

 

ВЛАГОМЕТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА , содержащая емкостный датчик, включенный в измерительный двухполюсник , соединенный с генератором и модулятором, фазовый детектор. соединенный информационным входом с измерительным двухполюсником, управляющим входом - с модулятором, выходом через последовательно соединенные фильтр низкой частоты., интегратор , подключенный к фильтру прямым входом, и управляющий элемент - с генератором, а также последовательно соединенные вторые фазовый детектор и фильтр низкой частоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, информационный вход второго фазового детектора подключен к измерительному двухполюснику, § управляющий вход - к модулятору, а выход второго фильтра низкой час (Л тоты соединен с инверсным входом интегратора.

2 1 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) g )) G 01 N 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3539044/24-.25 (22) 11.01.83 (46) 23. t0.84. Вюл. ¹- 39 (72) Н.Л. Позен, Г.П. Лебедко и Е.Н. Тихомиров (71) Киевское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (53) 551.508.7(088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 2436632, кл. G 01 N 27/22, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 798634, кл. С 01 N 27/22, 1979 (прототип). (54) (5?) ВЛАГОМЕТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая емкостный датчик, включенный в измерительный двухполюсник, соединенный с генератором и модулятором, фазовый детектор, соединенный информационным входом с измерительным двухполюсником, управляющим входом — с модулятором, выходом через последовательно соединенные фильтр низкой частоты, интегратор, подключенный к фильтру прямым входом, и управляющий элемент — с генератором, а также последовательно соединенные вторые фазовый детектор и фильтр низкой частоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, информационный вход второго фазового детектора подключен к измерительному двухполюснику, управляющий вход — к модулятору, а выход второго фильтра низкой частоты соединен с инверсным входом интегратора.

t 11

Изобретение относится к измерительной технике для измерения влажности сыпучих веществ и может быть использовано при создании емкостных измерителей влажности зерна или других сыпучих веществ".

Известно устройство, содержащее источник переменного высокочастотного напряжения с колебательным контуром, в который входит катушка индуктивности, конденсатор постоян.ной емкости и измерительный конденсатор с лишенным изоляции электро. дом, причем источник переменного напряжения подключен к колебательному контуру так, что отсутствует обратное воздействие этого контура на указанный источник, который вырабатывает сигналы с фиксированной частотой и постоянной амплитудой (1) .

При заполнении исследуемым веществом. например зерном пшеницы, в полости измерительного конденсатора будет происходить изменение резонансной частоты колебательного контура, что приведет к изменению амплитуды электрического напряжения на колебательном контуре. По изменению амплитуды нанряжения электрического тока измеряют влажность.

Данный прибор позволяет получить очень приближенное значение влаж= ности, поскольку градуировочная кривая зависит не только от значений емкости и активных потерь в исследуемом материале, но также от частоты, на которой происходят измерения. А для разных значений влажности получаемая резонансная частота будет разной.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее емкостный датчик, включенный в измерительный двухполюсник, генератор, модулятор, два фазовых детектора,, два фильтра низкой частоты, интегратор и управляющий элемент f2) .

Известное устройство имеет зону нечувствительности, обусловленную невозможностью точного определения

0 точки перехода фазы на 180 огибающей амплитудно-модулированного сигнала. При этом возникает погрешность измерения влажности, особенно существенная при наличии больших активных потерь датчика.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем ликвидации

2023 i 2

10

50 зоны нечувствительности при переходе фазы через 180 огибающей амплиО тудно-модулированного сигнала .

Поставленная цель достигается тем, что влагометрнческой установке, содержащей емкостный датчик, включенный в измерительный двухполюсник, соединенный с генератором н модулятором, фазовый детектор, соединенный информационным входом с измерительным двухполюсником, а. управляющим входом - e модулятором, выходом через последовательно соединенные.фильтр низкой частоты, интегратор, подключенный к фильтру прямым входом, и управляющий элемент — с генератором, а также последовательно соединенные вторые фазовый детектор и фильтр низкой частоты, информационный вход второго фазового детектора подключен к измерительному двухполюснику, управляющий - к модулятору, а выход второго фильтра низкой частоты соединен с инверсным входом интегратора.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит емкостный датчик i измерительный двухполюсник 2 с модулируемыми параметрами,. модулятор 3, амплитудный детектор 4, резисторы Б и б Делителя напряжения, резисторы 7 и 8, диоды 9 и 10, тран" зисторы 11 и 12, резистор 13 в цепи эмиттеров, конденсаторы 14 и 15 большой емкости, нагрузачные резисторы

16 и 17 в цепи коллекторов транзисторов 11 и 12,интегратор 18, конденсатор 19, разделительный конденсатор 20 в цепи реактивного элемента

21 (варикапа), генератор 22, буферный каскад 23 между генератором 22 и измерительным двухполюсником 2, два ограничительных резистора 24 и 25, включенных на входах операционного усилителя 18. При этом элементы 7, 9 и 11 образуют первый фазовый детектор, элементы 8, 10 и 12— второй фазовый детектор, элементы

16 и 14 — первый ФНЧ, элементы 17 и 15 - второй ФНЧ, элементы 20 и

21 - управляющий элемент.

Устройство работает следующим образом.

При введении в емкостный датчик

1 исследуемого вещества происходит изменение емкости емкостного датчика. Из-за этого изменяется резонан120231

45 ра 22.

ВНИИПИ Заказ 7731/31

Филиаа ППП "Патевт", г.

3 1 сная частота измерительного двухполюсника 2, представляющего собой резонансный контур, в котором имеется устройство с модулируемыми параметрами, например варикап, управляемое напряжением от модулятора 3. При из менении резонансной частоты измерительного двухполюсника 2 изменяется соотношение амплитуд высокочастотной составляющей на резонансном контуре. С помощью амплитудного детектора 4 выделяется низкочастотная составляющая, которая через резисторы 7 и 8 подается на базы транзисторов 11 и 12. При этом транзисторами 5 и 6 устанавливают нулевой порог срабатывания транзисторов 11 и 12. Одновременно с приходом сигнала с амплитудного детектора 4 на базы транзисторов поступает через диоды 9 и 10 прямоугольный сигнал с противофазных выходов модулятора 3. Поэтому транзисторы 11 и 12 оказываются открытыми по очереди, а уровень их открытия соответствует нулевому уровню напряжения относительно общей шины, если нет сигнала с амплитудного детектора 4.

Если же поступает сигнал с амплитудного детектора 4, то уровень открытия открытого транзистора соответственно уменьшается. При этом на нагрузочных резисторах

16 и 17, а также на .конденсаторах

14 и 15 выделяется соответствующий сигнал. Резистор 16 с конденсатором

f4 и резистор 17 с конденсатором 15 представляют собой низкочастотные фильтры модулируемого напряжения.

Благодаря этому на вход интегратора

f8 поступают два постоянных напряжения. Если они равны между собой, то на входе интегратора 18 будет напряжение, соответствующее нулевому уровню выходного сигнала с амплитудного детектора, а на входе интегратора 18 не будет управляющего сигнала. Конденсатор 19 определяет постоянную времени интегратора 18.

Постоянное напряжение с выхода интегратора поступит на варикап

21 и будет поддерживать его постоян5 го

35 ную емкость, что, в свою очередь, обеспечит постоянную частоту генератора 22, питающего измерительный двухполюсник 2 через буферный каскад 23. Если же емкостный датчик 1 заполнить исследуемым веществом, то резонансная частота измерительного двухполюсника 2 изменится. Это приведет к изменению амплитуд высокочастотного сигнала, возникающих на контуре нри воздействии на него модулятора 3. На выходе диода 4 появится прямоугольный сигнал, который приведет к нарушению равновесия напряжений на коллекторах транзисторов 11 и 12. Это, в свою очередь, приведет к уменьшению или увеличению (в зависимости от направления расстройки измерительного двухполюсника) сигнала на выходе интегратора 18; к изменению емкости варикапа

21 и, в конечном счете, к перестройке генератора 22. Процесс перестройки генератора 22 будет продолжаться до тех пор, пока амплитуды высокочастотного модулируемого напряжения на измерительном двухполюснике

2 не станут равны между собой, т.е. наступят условия резонанса на измерительном двухполюснике. При этом перестройка частоты генератора 22 будет соответствовать величине емкости, добавленной путем введения исследуемого вещества в емкостный датчик 1.

Предложенная схема не имеет зоны нечувствительности, как в известном устройстве. Даже если делитель напряжения на резисторах 5 и 6 не ! очень точно определяет нулевой порог срабатывания транзисторов 11 и 12, напряжения на нагрузочных резисторах 16. и 17 всегда равны при настройке измерительного двухполюсника в резонанс с частотой генератоПредложенная схема реализована в установке для проверки и аттестапди стандартных образцов влажностных свойств зерна (установка АПСО), которая позволяет повысить точность измерений не менее чем в три паза.

Тираж 822 Подписное

Ужгород,ул.Проектная, 4