Влагомер-двухполюсник

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности почв. Целью изобретения является повышение точности измерений путем задания постоянного уровня сигнала при пустом датчике. Устройство содержит генератор высокой частоты, емкостный датчик, усилители, демодулятор, компараторы, триггеры, одновибраторы, интегратор, устройство выборки-хранения, переключатель на два направления, источник опорного напряжения. В устройстве обеспечивается перед каждым измерением настройка датчика по источнику опорного напряжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 N 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«: I»,;,:,(,,""», - j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1368759 (21) 4360326/29-25 (22) 05. 01. 88 (46) 07,03. 90. Бюл, Р 9 (71) Эстонский научно-исследовательский институт земледелия и мелиорации (72) Т.П,Плакк (53) 551.508.17 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1368759, кл, G 01 N 2/22, 1985. (54) ВЛАГОМЕР-ДВУХПОЛЮСНИК (57) Изобретение относится к области

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлектрическому измерению влажности, может быть использовано, в частности, для измерения влажности почв в полевых условиях и является усоверюенствованием изобретения по авт,св. Р1368759.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем задания постоянного уровня сигнала при пустом датчике.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого влагомера-двухполюсника; на фиг, 2 — блок-схема датчика измерительного двухполюсника.

Влагомер-двухполюсник содержит кварцевый высокочастотный (ВЧ) генератор 1, емкостный датчик — измерчтельный двухполюсник 2, высокочастот-ный резонансный усилитель 3, демодулятор 4, низкочастотный (НЧ) резонансный усилитель 5, первый 6 и второй 7

ÄÄSUÄÄ 1548736 A 2

2 измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности почв. Целью изобретения является повыщение точности измерений путем задания постоянного уровня сигнала при пустом датчике. Устройство содержит генератор высокой частоты, емкостный датч ик, усилители, демодулятор, компарато ры, триггеры, одновибра то ры, интегратор, устройство выборки-хранения, переключатель на два направления, источник опорного напряжения. В устройстве обеспечивается перед каждьм измерением настройка датчика по источнику опорного напряжения. 2 ип. компараторы, жпульсный генератор 8, три одно виб ра тора 9-1 1, элемент . ИСКЛЮЧАЮ1 1ЕЕ ИЛИ 12, РБ-триггер 13, Dтриггер 14, электронный коммутатор 15, элемент ИПИ 16, интегратор 17, устройство 18 выборки и хранения, источник 1 9 опорного напряжения, переключатель 20. измерение — установка нуля, имеющий два переключаемых контакта.

ВЧ генератор 1 соединен с первым входом емкостного датчика 2, выход которого соединен с последовательной цепочкой: ВЧ резонансный усилитель 3 демодулятор 4 — НЧ резонансный усилитель 5, выход которого соединен с входами обоих компараторов 6 и 7 с различными уровнями переключений.

Выход первого компаратора 6 соединен с первым входом элемента HCKJINЧАЮЩЕЕ KIN 12, а выход второго компаратора 7 — с S-входом RS-триггера 13.

Выход импульсного генератора 8 соеди1548736 нен с вторым входом емкостного датчика 2, входом первого одновибратора 9, I вторым входом элемента HCKJlNЧАЮР1ГВ

ИПИ 12 и R-входом RS-триггера 13. Выход одновибратора 9 соединен с входом одновибратора 1 О, выход которого соединен с входом одновибратора. 11. Выходы RS òðèããåðà 13 и третьего однов иб ра тора 11 соединены с входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с уп равляющим входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с управляющич входом электронного коммутатора 15. Выход элемен- 15 та ИСКЛМЧАЮ11ЕГ ИЛИ 12 соединен с Dвходом D-триггера 14, С-вход которого соединен с выходом второго одновибратора 10. Выход D-триггера 14 соединен с входом электронного коммутатора 15, 20 выход которого соединен через интег- . ратор 17 с входом устройства 18 выборки и хранения (УВХ) . Выход последнего соединен с третьим входом датчика 2, 25

Второй контакт переключателя 20 соединен с четвертым входом датчика

2, и на датчик, в зависимости от положения переключателя, подается либо выходной сигнал источника 1 9 опорно- 3р го напряжения, либо выходной сигнал

1 интегратора 17. Первый контакт пере ключателя 20 соединен с управляющим входом УВХ 18, причем в зависимости ,,от положения переключателя на УВХ по- >

,дается либо уровень напряжения вы,борки", либо уровень напряжения хра нения", Датчик — измерительный двухполюсiHHK 2 содержит высокочастотный стаби- 4р лизированный источник 21 тока и подключенные rt . нему последовательно соединенные катушку 22 и емкостный датчик 23, параллельно которому подсоединены модулятор 24 сопротивления, 45 выполненный в виде ключевого диода, и два варикапа 25 и 26. К катушке 22 индуктивности подключен согласующий усилитель 27.

Система автоматического поддерживания уровня начального напряжения при пустом датчике работает следующич образом.

До проведения измерений переключатель 20 устанавливают в положение

"Установка нуля . Вследствие этого управляющий электрод варикапа 25 отключается от выхода интег:ратора 17 и йа него подается опорное напряжение

U,.„, от источника 19. В это время через первый контакт переключателя 20 на управ.пяющий вход УВХ 18 подается уровень Вь борка", т.е, на выходе УВХ

18 повторяется выходной сигнал интег-, ратора 17, Срабатывает система уравновешивания влагомера, и датчик 2 уравновешивается изменением уравновешивающего напряжения на варикапе

26. При этом напряжение на варикапе

25 равно напряжению от источника 1 9 опорного напряжения.

При проведении измерений переключатель 20 устанавливают в положение и It

Измерение . При этом управляющий электрод варикапа 25 соединяется с выходом интегратора 17, а на управляющий вход УВХ 18 подается сигнал

"Хранение" . Па варикапе 26 поддерживается постоянное напряжение, и уравновешивание достигается путем изменения напряжения на варикапе 25, на котором с помощью системы уравновешивания устанавливается уровень напряжения, равный или близкий к напряжению источника 19. Выходное напряжение УВХ

18 во время измерений не изменяется и обеспечивает уравновешивание пустого датчика при напряжении на варикапе 25, равном напряжению опорного источника, т.е. выходное напряжение прибора при пустом датчике имеет одинаковую величину, После заполнения датчика измеряемым веществам датчик 2 вновь уравновешивается повышением напряжения на варикапе 25 ° При этом начальное напряжение (т.е. и начальная емкость) варикапа 25 всегда одинаково,,и по конечному значению уравновешивающего напряжения можно точно определять изменение емкости датчика, вызванное измеряемым веществом. TBKHM образом, варикап 25 является активным измерительным варикапом, а варикап 26 автоматически устанавливает начальную емкость, варикапа 25 всегда на одну величину.

Использование указанной системы установки начального напряжения датчика позволяет устранить основной источник погрешности двухполюсниковых, высокочастотных измерителей емкости с большими потерями - дрейф начального напряжения датчика как из-за изменения температуры и влажности воздуха так и вследствие нахождения датчика вблизи ВЧ кабелей, Для достижения абсолютной погрешности измерения

5 15487 емкости, равной 0,01 0,03 пФ, нужно о бе сп еч ить с та б ипь нос ть нач аль но го напряжения датчика в пределах 1-2 мВ, что вполне осушествимо при использовании данной системы компенсапии.

Формула изобретения

Влагомер-двухполюсник по авт, .св.

Р1368759,отличающийся тем, что, с пелью повышения точности измерений путем задания постоянного уровня сигнала при пустом емкостном датчике, влагомер дополнительно соЗб держит устройство выборки и хранения, Источник опорного напряжения и двухконтактный переключатель, причем первый вход устройства выборки и хранения подключен к выходу интег ратора, второй вход через первый контакт переключа теля — к задатчикам режима

Выборка, Хранение, а выход — к третьек входу емкостного датчика, к четвертому входу которого через второй контакт переключателя подключены источник опорного напряжения и выход интеграто ра.

1548736

Составитель В.Немпев

Редактор В,Данко Техред M.Õoäàíè÷ ..

Корректор Л.Бескид

Заказ 139 Тираж 506 Лодп исное

ВЯИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101