Влагомер

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности материалов с большим значением активной составляющей проводимости. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит два измерительных канала, в каждый из которых включены генератор синусоидального сигнала, умножитель частоты , преобразователи частот, фазовый детектор, фильтр низкой частоты. Оба канала соединены с объектом измерения , а выходы их через сумматор и интегратор - с измерителем. Повьшхение точности достигаемся за счет того, что воздействие на исследуемый объект осуществляется сигналом высокой частоты, что обеспечивает значительный относительный фазовый сдвиг, а измерение этого фазового сдвига производится на низкой частоте. 2 ил. i (Л оо « со оо ОС со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (ц 4 С 01 М 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3895903/22-25 (22) 15.05.85 (46) 07.10.87. Бюл, У 37 (71) Ворошиловградский филиал Государственного проектно-конструкторского и научно-исследовательского института по автоматизации угольной промьппленности и Днепропетровский горный институт (72) О.Ф.Кириченко, А.В.Панин, В.Н.Ляшко, Ю.В.Вакульчик и Н.С.Моргунов (53) 543.247(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 813235, кл. Г 01 N 27/22, 1981, Авторское свидетельство СССР

У 1078680, кл. С 0 1 N 27/22, 1984. (54) ВЛАГОМЕР (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть

„„SU„„1343333 А 1 использовано для измерения влажности материалов с большим значением активной составляющей проводимости, Цель изобретения — повьппение точности измерения. Устройство содержит два измерительных канала, в каждый иэ которых включены генератор синусоидального сигнала, умножитель частоты, преобразователи частот, фазовый детектор, фильтр низкой частоты. Оба канала соединены с объектом измерения, а выходы их через сумматор и интегратор — с измерителем, Повьппение точности достигается за счет того, что воздействие на исследуемый объект осуществляется сигналом высокой частоты, что обеспечивает значительный относительный фазовый сдвиг, а измерение этого фазового сдвига производится на низкой частоте. 2 ил. С

1343333

Изс>Г>ретение относится к об> асти измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности веществ, в частности для измерения

5 влажности углей с большими значениями активной состав.(яющей проводимости, например антрацитов.

Цель изобретения — повышение точности измерения влажности материалон 10 с большими значениями активной сос30

45 тавляющей проводимости, На фиг. 1 представлена блок-схема влагомераг на фиг, 2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип его работы. 15

Влагомер содержит последовательно соединенные измерительный элемент

1, емкостный датчик 2, элемент 3 связи, усилитель 4 мощности первой высокой частоты, усилитель 5 мощнос- 20 ти второй высокой частоты, выходами подключенные ко входу элемента 3 связи, первый 6 и второй 7 фазовые детекторы, выходы которых соединены соответственно со входами первого 25 фильтра 8 первой низкой частоты и второго фильтра 9 второй низкой частоты, выход перного фильтра 8 первой низкой частоты подключен к первому входу сумматора 10, выход второго фильтра 9 второй низкой частоты через линию 11 задержки подключен ко второму входу сумматора 10, выход сумматора 10 через интегратор 12 соединен с иэмеритильной схемой 13, генератор 14 первой низкой частоты, генератор 15 второй низкой частоты, входы которых подключены к вьгходам коммутатора 16. Выход генератора 14 первой низкой частоты подключен к 4о первому входу блока 18 преобразования первой низкой частоты и к первому входу первого фазового детектора

6, выход умножителя 17 перной низкой частоты подключен ко второму входу блока 18 преобразования первой низкой частоты и ко входу усилителя

4 мощности первой низкой частоты.

Выход генератора 15 нторой низкой частоты подключен ко входу умножителя 19 второй низкой частоты, к первому входу блока 20 преобразования второй низкой частоты и к первому входу второго фазового детектора 7.

Выход умножителя 19 второй низкой частоты подключен ко нторому входу блока 20 преобразования второй низкой частоты и ко входу усилителя 5 мощности второй высокой частоты, Выход Г>лока 18 преобразования первой низкой частоты соединен с первым входом блока 21 выделения первой низкой частоты, а второй вход блока 2 1 выделения первой низкой частоты соединен с выходом измерительного элемента 1. Выход блока 21 выделения второй низкой частоты подключен ко второму входу первого фазового детектора 6, выход блока 20 преобразования второй низкой частоты соединен с первым входом блока 22 ныделения второй низкой частоты, а второй вход блока 22 выделения второй низкой частоты соединен с выходом измерительного элемента 1. Выход блока 22 выделения второй низкой частоты подключен ко второму входу второго фазового детектора 7.

Влагомер работает следующим образом.

Коммутатор 16 вырабатывает на своих выходах импульсы одинаковой длительности U u U „(фиг. 2), которые поочередно запускают генераторы 14 и 15 первой г> и второй низких частот, Напряжения 1>n>г»1 и

U«ö с выходов генераторов 14 и 15 поступают на входы умножителей 17 и

19 первой и второй низких частот, с выходов которых напряжения высоких частот nf, и mf, поступают на входы усилителей 4 и 5 мощности первой и второй высоких частот соответственно.

Напряжения высоких частот U », и с выходов усилителей 4 и 5 мощности поочередно поступают через элемент 3 связи на емкостный датчик

2 и измерительный элемент 1. Таким образом, рабочими частотами влагомера, воздействующими на емкостный датчик 2 с контролируемым материалом, являются первая и вторая высокие частоты nf, и mf„ . Напряжение частоты nf, с выхода умножителя 17 первой низкой частоты и напряжение частоты f> с выхода генератора 14 первой низкой частоты поступают на входы блока 18 преобразования первой низкой частоты, с выхода которого напряжение U,ð, высокой частоты (nf + f ) поступает на первый вход

1 1 блока 21 выделения первой низкой частоты, на второй вход которого поступает напряжение П ц, с измерительного элемента 1. Причем фаза напряжения U> „, частоты nf, совпада3 13431 ет 1. фа зой токл чер»з емкостный»лтчик 2. Фл за же нл>>ряжения Г вь>зг сакай частоты (I>f + > ) определяется фазой напряжения генератора 14 первой

5 низкой частоты,умножителем 17 и преобол s он лт»лем 18, янл я ется величиной постоянной и с точностью да не затарой постоянной величины равна фазе напряжения

Н,1,,действующего на емкостном датчике 2., В результате нл второй вход первого фазового детектора 6 с выхода блока 21 выделения первой низкой частоты поступает напряжение Н, н 1 с раэнастнс>й частотой п1, +

nf, = f,, фаза которого совпадает с фазой напряжения первой высокой частоты U> „„, с точностью до некоторой постоянной величины и является функцией тока через емкостный датчик 2. На первый вход фазового детектора 6 поступает напряжение первой

HHSKOH частоты U . 14,н. с частотой с выхода генератора 14 первой

25 низкой частоты. Фаза этого напряжения с точностью да некоторой постоянной величины ранна фазе напряжения первой высокой частоты U „,, действующего на емкостнам датчике. Таким аб разом на входах первого фазового детектора 6 действуют напряжения U» >ôD, и U „., разность фаэ которых 1, равна с точностью до некоторой постоянной величины разности фаз между нап35 ряжением U ц1высокой частоты IIF, действующим нл емкостном датчике, и напряжением Нз, высокой частоты

nf с измерительного элемента 1, сон1 падающем по фазе с током через ем40 костный датчик. Разность фаэ как извес»но, определяется величиной соотношения емкостной и активной сос TàâëÿII>IIIHõ гр -водимости емкастного датчика т,е. свойствами контро45 лпруемага мат»риала. Далее, с выхода первого де-ектора 6 напряжение Н,, н>, про>парционл>п,ное величине фазового сдвига 1з, поступает через фильтр

8 низкой частоты на вход сумматора 10, 50

Работа второго канала вллгомера для второй низкой частоты 1 аналогична описанн;>й и отличается тем, что процессы в нем происходят н течение времени действия импульса U, второгo цикла работы коммутатора 16. После пр»образований, аналогичным приведенным, нлпряжение Н „,,..,.г выхода втарогo фазового детектора 7, прапар> 4

IIII>iIiлл1л1о» фа эовому с;>вIII 4 м1 жл1 нлпряжением и тс ком»мкагтнг г латчикл 2 для второй высокой ч1»T(ты

II,, ПОСтулаЕт Ч»р»Э Втар зй фИЛЬтр низкой частоты 11 нл линию 11 элд»ржки, которая служит лля < авмещ»ния во нремени сигналов, идущих с выходов первого 8 и нторого 9 фи:II Tpn>I низкой частоты. Нлпряжгни» Н,„„,, г выхода линии 11 задержки наступа»т нл второй вход сумматора 10. Выходное рлзнастнае напряжение сумматора U определяемое уже To>II ко величиной реактивной (емкостной) составляющей проводимости датчика 2, поступает на вход интегратора 12 и с em выхода напр -..,"Ie Uä поступает на изме— рител>-ныи прибор 1>.

Таким образом, н предлагаемом влагомере взаимодействие электрического поля с контролируемым материалом осуществляется на высокой частоте, чем обеспечиваются флзоные сдвиги, существенно большие, чем при измерениях на низкой частоте. Иэмере— ние же фазовых сдвигов фазовыми детекторами производится на низкой частоте. Это позволяет увеличить разрешающую способность емкостнаго датчика по величине флэоного сдвига и одновременно понь>сить точность работы фазовых детекторов, что значительно увеличивает точность измерения влажности материалов с большими значениями активной составляющей проводимости, например антрацитов, о р м у л а и э о б р е т е н и я

Влагомер, содержащий два генератора низкой частоты, измерительный элемент, емкостный датчик, элемент связи, дна фильтра низкой частоты (ФНЧ), сумматор, линию задержки (ЛЗ), интегратор, измерительную схему, коммутатор, причем элемент связи, емкостный датчик и измерительный элемент соединены последовательно, коммутатор соединен с обоими генераторами, первый фазовый детектор соединен с сумматором через фильтр низкой частоты, а второй — через последовательно соединенные фильтр низкой частоты и линию задержки, выход сумматора через интегратор соединен с измерительной схемой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения влажности материалов с большими значениями ак13 тнвнои составлякнцей проводимости, в него введены умножители первой и второй низких частот, два блока преобразования указанных частот, блок выделения первой низкой частоты, блок выделения второй низкой частоты, при этом выход генератора первой низкой частоты подключен к входу умножителя первой низкой частоты, к первому входу блока преобразования первой низкой частоты и к первому входу первого фазового детектора, а выход умножителя первой низкой частоты подключен к второму входу блока преобразования первой низкой частоты, выход генератора второй низкой частоты подключен к входу умножителя второй низкой частоты, к первому входу блока преобразования второй низкой частоты и к первому входу второго фазового детектора, а выход умножителя

43333 6 второй низкой частс ты подключен к второму входу блока преобразования второй низкой частоты, выход блока преобразования первой низкой частоты соединен с первым входом блока выделения первой низкой частоты, а второй вход блока выделения первой низкой частоты соединен с выходом измерительного элемента, выход блока выделения первой низкой частоты подключен к второму входу первого фазового детектора, выход блока преобразования второй низкой частоты соединен с первым входом блока выделения второй низкой частоты, второй вход блока выделения второй низкой частоты соединен с выходом измерительного элемента, выход блока выделения второй низкой частоты подключен к второму входу

-второго фазового детектора, 1343331 и<8

ur. íèr игнчг и. вч,r и вчг

llnp 1

us. r är иА д иск. г жд ив юд1 ис

Ии

47иг 2

Редактор Н.Егорова

Заказ 4817/45

Тираж 776 Подписное

BHHHTIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раунская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 илр г иавч r иа вчг иМчд ик . дг

uf i . ns

Составитель В, Немцев

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар