Способ измерения влажности

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ твердых веществ при помощи емкостного трехэлектродного датчика, заключающийся в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плоскости и на одной оси, причем второй электрод располагают между первым и третьим электродами так, что расстояние между первым и вторым электродами меньше расстояния между вторым и третьим электродами , подают на электроды переменное напряжение , измеряют емкость между электродными парами и по результатам измерения емкости рассчитывают влажность материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния на результат измерения параметров поверхностного слоя вещества, на три электрода подают напряжения одинаковой частоты и фазы, изменяют амплитуду напряжения между первым и вторым электродами и по достижении минимального значения емкости между ними производят изS мерение емкостей между электродными па (Л рами.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1165967

ФШ G 01 N 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3646937/24-25 (22) 29.09.83 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) В. С. Ройфе и К. Д. Тухарели (71) Научно-исследовательский институт строительной физики (53) 539.275(088.8) (56) 1. Матис И. Г. Электроемкостные преобразователи для неразрушающего контроля. Рига, «Зинатне», 1977, с. 180 — 182.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 384063, кл. G 01 N 27/22; 1972 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ твердых веществ при помощи емкостного трехзлектродного датчика, заключающийся в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плос кости и на одной оси, причем второй электрод располагают между первым и третьим электродами так, что расстояние между первым и вторым электродами меньше расстояния между вторым и третьим электродами, подают на электроды переменное напряжение, измеряют емкость между электродными парами и по результатам измерения емкости рассчитывают влажность материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния на результат измерения параметров поверхностного слоя вещества, на три электрода подают напряжения одинаковой частоты и фазы, изменяют амплитуду напряжения между первым и вторым электродами и по достижении минимального значения емкости между ними производят из- Я мерение емкостей между электродными парами.

1165967

50

Изобретение относится к физико-техническим измерениям и может быть использованы для измерения влажности неоднородных по толщине материалов.

Известен способ измерения влажности путем создания в материале электрического поля между компланарными электродами емкостного датчика и измерения его емкости (1).

Недостатком этого способа является низкая точность измерения, обусловленная сильным влиянием качества поверхности материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения влажности твердых веществ при помощи емкостного трехэлектродного датчика, заключающийся в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плоскости и на одной оси, причем второй электрод располагают между первым и третьим электродами так, что расстояние между первым и вторым электродами меньше расстояния между вторым и третьим электродами, подают на электроды переменное напряжение, измеряют емкость между электродными парами и по результатам измерения емкости рассчитывают влажность материала (2).

Недостатком известного способа является невозможность исключения влияния на результаты измерений поверхностного слоя переменной толщины, что обусловлено большой нелинейностью чувствительности датчика с компланарными электродами к диэлектрическим свойствам слоев материала, расположенных на разных глубинах.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем исключения влияния на результат измерения параметров поверхностного слоя вещества.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения влажности твердых веществ при помощи емкостного трехэлектродного датчика, заключающемуся в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плоскости и на одной оси, причем второй электрод располагают между первым и третьим электродами так, что расстояние между первым и вторым электродами меньше расстояния между вторым и третьим электродами, подают на электроды переменное напряжение, измеряют емкость между электродными парами и по результатам измерения емкости рассчитывают влажность материала, на три электрода подают напряжения одинаковой частоты и фазы, изменяют амплитуду напряжения между первым и вторым электродами и по достижению минимального значения емкости между ними производят измерение емкостей между электродными парами.

З0

На фиг. 1 изображено пространственное распределение электрических полей в слое исследуемого материала при использовании трехэлектродного датчика; на фиг. 2 — блоксхема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Трехэлектродный датчик состоит из электродов 1 — 3, размещенных на исследуемом объекте 4. При этом создаются одновременно два электрических поля — основное и дополнительное. Основное поле, создаваемое между электродами 1 и 3, под действием разности потенциалов t — 6 имеет сравнительно большую глубину проникновения в объект. Дополнительное поле, создаваемое между электродами 1 и 2, под действием разности потенциалов Ь| = 4-7i имеет сравнительно малую глубину. Если, то силовые линии дополнительного поля направлены навстречу силовым линиям основного поля, поэтому в поверхностном слое материала объекта вследствие суперпозиции полей происходит их взаимная компенсация. Регулируя величину потенциала la на электроде 2, изменяют напряженность дополнительного поля, при этом меняется его глубина проникновения, что позволяет компенсировать основное поле на заданную глубину. При этом измеряется емкость между электродами 1 и 3 и при достижении емкостью минимального значения расчитывается. суммарная емкость С» датчика по формуле

C„= Cq +/C„+ CÄ â€” C„>X где С-баластовая емкость датчика (подложки, проводов, и т.п.);

ф— собственная частичная емкость электрода 1; г ц- частичная емкость между электродами 1 и 3;

C,z-частичная емкость между электродами 1 и 2.

Далее по результатам измерения С» определяется влажность материала.

В силу того, что напряженность электрического поля, создаваемого компланарной системой электродов, максимальна на поверхности материала и нелинейно убывает по его толщине, в емкости С„и С существенный вклад вносит поверхностный слой материала объекта, диэлектрические свойства которого могут заметно отличаться от остальной массы материала. Емкость С целиком определяется свойствами поверхностного слоя материала. Регулируя напряжение на электроде 2, добиваются практически полного устранения влияния на результаты измерений поверхностного слоя материала.

Измеритель 5 емкости соединен с измерительным электродом 1. Между измерительным электродом 1 и охранным электродом 2

1165967

Составитель Н. Станчук

Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Г. Волкова

3а каз 4303/37 включены последовательно соединенные повторитель 6 напряжения и усилитель 7. Усилитель 7 выполнен с переменным коэффициентом ускорения от 1 до 1,5.

В результате суперпозиции встречных полей в поверхностном слое материала поле отсутствует, поэтому изменение свойств этого слоя также, как качество поверхности не оказывает влияния на результаты измерения емкости между электродами 1 и 3.

Повышение точности и достоверности результатов измерения предлагаемым способом позволяет уменьшить общее число результатов измерений при исследовании объектов на влажность и тем самым повысить производительность труда.