Зондовый измерительный преобразователь влажности волокнистых материалов

 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения влажности стеблевых и волокнистых материалов, преимущественно сена, по выходным параметрам введенного в материал зондового преобразователя. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя и повышение точности его измерения путем определения объемной плотности материала и исключения ее влияния на результаты измерений. В зондовом измерительном преобразователе, содержащем расположенные вдоль образующей цилиндра на равном расстоянии корпусные стержневые электроды и размещенный в центре по оси цилиндра потенциальный стержневой электрод, установленные на общем основании, центральный потенциальный стержневой электрод снабжен внутренним каналом, сообщающимся отверстиями с полостью, образованной охватывающей этот электрод эластичной оболочкой, герметически закрепленной на нем по краям и прилегающей к нему в отсутствие избыточного давления в канале, причем канал в электроде имеет выход со стороны основания для подключения к гидро-или пневмоисточнику избыточного давления. Объемная плотность материала определяется путем создания во внутренней полости оболочки заданного избыточного давления, уплотняющего материал, и измерения объема внешней замкнутой полости (сильфона), с помощью которого создают давление. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) С О1 И 27/22

1 .,г

Сь l., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ fKHT СССР (21) 4373776/29-25 (22) 03.02.88 (46) 30.05.90, Бюл. М 20 (71) Агрофизический научно-исследовательский институт ВАСХНИЛ (72) И,П,Ананьев и О,В.Кульков (53) 551.508.7(088.8) (56) Дубров Н.С., Кричевский Е,С., Невзлин Б,П. Многопараметрические влагомеры для сыпучих материалов, М.:

Машиностроение> 1980, с.107-108, рис. 62б, с,128, рис.70.

Черняк Г.Я. Электромагнитные методы в гидрогеологии и инженерной геологии. M. Недра, 1987, с.150, рис. 39а, (54) ЗОНДОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения влажности стеблевых и волокнис тых материалов, преимущественно сена, по выходным параметрам введенного в материал зондового преобразователя. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя и повьппение точности его измерения путем

Изобретение относится к измеритель" ной технике, а именно к измерению влажности материалов на основе определения электрической емкости, полного или активного сопротивления либо электропроводности введенного в матеÄÄSUÄÄ 1567955 А 1

2 определения объемной плотности материала и исключения ее влияния на результаты измерений. В зондовом измерительном преобразователе, содер" жащем расположенные вдоль образующей цилиндра на равном расстоянии корпусные стержневые электроды и размещенный в центре по оси цилиндра потенциальный стержневой электрод, установленные на общем основании, центральный потенциальный стержневой электрод снабжен внутренним каналом, сообщающимся отверстиями с полостью, образованной охватывающей этот электрод эластичной оболочкой, герметически закрепленной на нем по краям и прилегающей к нему в отсутствие избыточного давления в канале, причем канал в электроде имеет выход со стороны основания для подключения к гидро- или пневмоисточнику избыточного давления, Объемная плотность материала определяется путем создания во внутренней полости оболочки заданного избыточного давления, уплотняюще1G материал, и измерения изменения объема внешней замкнутой полости (сильфона), с помощью которого создают давление. I з.п. ф-лы, 3 ил. риал измерительного преобразователя, и может быть использовано для измерения влажности сена и других стеблевых и волокнистых материалов (соломы, льна, хлопка, шерсти, ваты и т.д.) ° в естественных условиях и упакованных

1567955 материала, 40

55 в виде тюков, рулонов, снопов в местах заготовки, скпадировани», хра. е. ния, а также в лабораториях, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя и повышение точности измерения путем устранения влияния объемной плотности материала, На фиг,1 представлен зондовый измерительный преобразователь; на фиг,2 — графики зависимости объема материала в зондовом измерительном преобразователе от избыточного давления Р„ в :-пастичной оболочке (14— плотньп» ма-ериал; 15 — материал среднеи . .потности; 16 — рыхлый материал}; на фиг.3 — корректировочные графики для получения истинного значения влажности по измеренным значе- ниям влажности и объемной плотности

Зондовый измерительный преобразователь влажности сена и других стеблевых и волокнистых материалов содержит расположенные вдоль образующей цилиндра на равном расстоянии корпусные заостренные стержневые электроды

1 и размещенный в центре по оси ци-. линдра потенциальный стержневой электрод 2. Электроды установлены на общем основании, состоящем из металлического кольца — коллектора 3, на котором установлены корпусные электроды, и диэлектрической втулки 4, служащей дпя крепления потенциального электрода 2 и изоляции его от коллектора 3 корпусных электродов 1, В потенциальном электроде 2 выполнен внутренний канал 5, проходящий вдоль оси электрода по всей его длине и имеющий со стороны общего основания выход 6 для подключения к гидро- илн пневмоисточнику уплотняющего давления ° Поверх потенциального электрода 2 размещена охватывающая его эластичная оболочка 7, герметически закрепленная втулками 8 и резьбовым заостренным наконечником 9 на потенциальном стержневом электроде 2, В боковых стенках электрода 2 выполнены отверстия 10, сообщающие внутренний канал 5 с полостью 11, образованной эластичной оболочкой 7 ° Выходные контакты: потенциальный 12 и корпусной

13 служат для подключения преобразователя к внешним электрическим цепям, измерительного устройства.

l0

Оболочка 7 может быть выполнена из эластичного диэлектрика либо из эпектропроводной резины, ипи содержать эпектропроводное покрытие снаружи ипи изнутри. В случае электропроводной оболочки она электрически соединяется с потенциальным электродом

2 в местах крепления к нему, Количество корцусньм электродов

1 выбирают в пределах 3-8. Малое число электродов (3-4) приводит к увеличению погрешности определения объемной плотности материала эа счет выпячивания его за пределы образующей цилиндра при создании давления в полости 11 оболочки 7, большое число (7-8) увеличивает усилие вдавливания измерительного преобразователя в измеряемый материал, Оптимальное количество корпусных электродов 5-6.

Преобразователь работает следующим образом, После введения измерительного преобразователя влажности в исследуемьп1 материал измеряют электрический информативный параметр преобразователя, Затем сжатием сильфона создают в полости 11 эластичной оболочки 7 избыточное давление, уппотняющее материал. Контролируя избыточное давление манометром, его величину увеличивают до заданного значения, выбираемого таким, чтобы материал уплотнялся во всем диапазоне исходных объемных плотностеи: незначительно плотный материал, значительно — рыхлый, Объем материала в измерительном преобразователе будет уменьшаться при уплотнении в различной степени в зависимости от исходной объемной плотности (фиг.2) Величина уменьшения объема материала Ь7 равна увеличению объема внутренней полости 11 оболочки 7.

Дпя системы: Сильфон — манометр трубка — канал 4 - полость 11, заполненной жидкостью, величина увеличения объема полости 11 равна изменению объема сильфона при сжатии. Последнее измеряют по линейному перемещению головки сильфона, для чего его снабжают шкалой перемещения. По величине перемещения, соответствующей заданному значению избыточного давления, судят об исходной объемной плотности материала.

1567955

45

Для той же системы, заполненной воздухом, увеличенис объема полости

ll ($V „ ) определяют также с помощью шкалы перемещения головки сильфона при его сжатии до заданного избыточного давления Р

è3Á. 344

При этом используются уравнения:

ЬЧso jo = Чр >t 3 — Чп +4ЧcNhbg 3 э

Чо Ра

Ч 10

f H363 у р иМ 3 где Ч „ — внутренний объем системы при сжатии сильфона до заданного избыточного давления и ь,з

V — внутренний объем сиси темы при исходном давлении Р„ (атмосферное давление) — калибро- 20 вочная константа; Ч вЂ” уменьшение объема сильСИ. ь р, у фона при сжатии до определяется по шкале пе- 25 ремещения головки сильфона.

Результат измерения представлен в виде значения объемной плотности материала, определяемой по градуировочной кривой канала плотности по измеренному перемещению головки сильфона, и скорректированного значения влажности, определяемого по корректировочным таблицам или графикам по измеренному значению электрического информативного выходного параметра преобразователя и полученному значению объемной плотности материала.

Возможность повышения точности измерений демонстрируется графиками (фиг.3) величины вносимой поправки

ДУХ к измеренному значению влажности сена W7. для предлагаемого преобразователя (фиг,l), откалиброванного при объемной плотности влажного сена — 125 кг-и, когда в качестве ин-5 формативного выходного параметра использовалась электрическая емкость преобразователя на частоте 20 МГц.

Выбор значения объемной плотности влажного сена, при которой проводилась калибровка преобразователя, равен 125 кг,м, определяется техноло3 гическими Qсловиями прессования сена и соответствует тюкам средней плотности. Как видно иэ графика, при отсутствии учета объемной плотности материала (прототип), значения выходного параметра, выраженные в единицах влажности, варьируют в пределах

-127. hW +14Х в диапазоне влажнос" тей W = 0 — 357 при изменении объемной плотности материала в диапазоне от 50 кг м (рыхлый тюк) до 200 кг м (твердый тюк) . Если же измеряется . объемная плотность материала и вводит" ся учитывающая ее поправка hW, то погрешность, зависящая от плотности, уменьшается до величины, определяемой погрешностью измерения плотности. Последняя зависит от погрешности манометра (2,57) и погрешности измерения перемещения головки сильфона (5X), но в основном определяется неоднородностью структуры сена вблизи эластичной мембраны и составляет в целом

15-107 в диапазоне объемных плотностей сена 50-200 кг см соответственно.

Оценка по графикам (фиг.3) показывает что в этом случае относительная погрешность определения влажности сена, вызванная вариацией его объемной плотности, не превышает 10Х от влажности сена, в то время как отсутствие учета объемной плотности сена дает относительную погрешность до 43Х от значения влажности сена, Таким образом, погрешность измерения влажнос ти предлагаемым устройством уменьшается в 4 раза по сравнению с известным.

Применение многократных измерений путем многоразового введения зонда в различные участки тюка позволяет снизить погрешность определения объем" ной плотности до 3-57, что дает воэможность уменьшить относительную погрешность определения влажности материала за счет неопределенности объемной плотности до 2-37.

Использование предлагаемого преобразователя благодаря определению как влажности, так и объемной плотности материала и повышению точнос.ти определения влажности позволяет снизить потери по массе и качеству материалов, особенно кормов, при их заготовке и хранении и повысить эффективность работы установок искусственной сушки. формула изобретения

1,3ондовый измерительный преобразователь влажности волокнистых мате1567955 риалов, соде ржащий расположенные вдоль образующей цилиндра на равном расстоянии корпусные стержневые электроды и размещенный в центре по оси цилиндра потенциальный стержневой электрод, установленные на общем основании, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения путем устранения влияния объемной плотности материала, центральный электрод снабжен внутренним каналом, сообщающимся отверстием с полостью, образованной охватывающей этот электрод эластичной оболоч5 кой, герметически закрепленной на нем по краям, причем канал в электроде имеет выход со стороны основания для подключения к гидро- или пневмоисточнику избыточного давления °

2,Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что эластичная оболочка выполнена электропроводкой, 1567955

Фие. 2 1/ о/

+15

w,%

g=150ка и

/ 200кс м- — 70

Составитель А.Платова

Техред Л.Сердюкова Корректор С.йекмар

Редактор М.Келемеш

Тиразк 507

Заказ 1319

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. У кгород, ул. Гагарина, 101