Устройство для непрерывного автоматического контроля влажности стекловолокнистых материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Ссщивлистическик

Республик

«»775681

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву—

Р2) За вp®„ 211077 Р1) 2536596ДВ-25 (51)М. КЛ. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 N 27/02

Государственный комитет

СССР

«о делам изобретений и открытий

Опубликовано 301080, Бюллвтвиь № 40

Дата опубликования описания 301080 (53) УДК 620. 171..33(088.9) (72) Автор изобретения

Е.А.Федулов

Ивановский научно-исследовательский экспериментальноконструкторский машиностроительный институт (71) Заявитель,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРИВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ C ÃEÊËÎÂÎËÎÊHÈCÒÍÕ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контролю параметров технологических процессов диэлькометрическим методом и может быть применено для непрерывного автоматического контроля влажности 5 стекловолокнистых материалов, обрабатываемых в сушильных машинах.

Известно устройство для контроля влажности текстильных материалов, содержащее датчик в виде одного или 10 трех параллельно включенных роликов, опирающихся на общий заземленный вал, схему преобразования изменений сопротивления постоянному току в электрический сигнал и указатель зна- 15 чений влажности материалов (1 j.

Устройство иэ-эа низкой чувствительности не может быть использовано для измерения влажности стекловолокнистых материалов, например, 20 стекловолокна, имеющих на постоянном токе большое омическое сопротивление порядка 10 - 10 Ом, сравнимое с со1б противлением изоляции. Кроме того, при изменении на постоянном токе 25 появляется эффект поляризации, что приводит к нестабильной работе приборов.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для 30

2 непрерывного автоматического измерения количества связующего в пропитанном материале 12 1.

Устройство содержит измерительный мост, усилитель, детектор и регистрирующий прибор, в одно из плеч моста последовательно с датчиком включены кварцевый резонатор и электрическая цепочка, состоящая из сопротивления и полупроводникового диода и параллельно им включенной емкости, соединенная с выходом детектора.

Данное устройство имеет недостаточную чувствительность для измерения влажности стекловолокнистых материалов в области малой влажности и не позволяет получить глубокой обратной связи для компенсации изменений эквивалетного сопротивления цепочки, состоящей из соединенных последовательно кварцевого резонатора и емкостного датчика, при изменении влажности в широком диапазоне.

Целью изобретения является -повышение чувствительности измерения влажности стекловолокнистых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что параллельно датчику включе775681 на компенсирующая цепочка из емкости и диода, соединенная через сопротивление с выходом детектора.

На фиг. 1 представлена схема устройства для непрерывного автоматического контроля влажности стекловолокнистых материалов; на Фиг. 2 график зависимости эквивалетного сопротивления от сопротивления последовательно включенного датчика с измеряемым материалом при различных значениях емкости последнего.

При выходе из сушилки 1 материал

2, например, стекловолокно, проходит диэлькометрический датчик 3 и наматывается на навой 4. Параллельно датчику 3, соединенному последовательно с кварцевым резонатором 5, включены емкость б и диод 7, соединенные через сопротивление 8 с выходом детектора 9. Последовательно с кварцевым резонатором 5 включена цепочка, состоящая из диода 10, параллельно которому включены емкость 11 и сопротивление 12, соединенные с выходом детектора 9. Измерительный сигнал усиливается усилителем 13, выпрямляется детектором 9 и поступает на указатель 14.

При изменении влажности материала

2 происходит изменение его акт:ивного и реактивного сопротивления, что вызывает резкое изменение полного сопротивления цепочки, состоящей из кварцевого резонатора 5 и диэлькометрического датчика 3. Это повлечет за собой изменение напряжения раэбаланса мостовой схемы. Усиленное усилителем 13 и выпрямленное детектором 9 напряжение разбаланса поступает на указатель 14, шкала которого отградуирована в процентах влажности материала. Одновременно сигнал с в)ыхода детектора воздействует на цепочку из диода 10, параллельно которому вклю-. чены емкость 11 и сопротивление 12 и на цепочку из емкости 6, диоца 7 и сопротивления 8. При этом полное сопротивление обеих цепочек изменяется в сторону восстановления прежнего значения разбаланса мостовой схемы.

Эквивалентное сопротивление цепочки, составленной иэ кварцевого резонатора и последовательно вклю" ченного датчика с измеряемым материалом определяется выражением

<о ))=)) ) — ())

А 1+(clC

C — статическая емкость кварцевого резонатора, Ф;

С ик — емкость и сопротивление последовательно включенного датчика с измеряемым материалом соответственно; (N — угловая частота.

При изменении влажности происходит изменение электрофиэических параметров измеряемого материала — электрического сопротивления Й, и емкости С, По изменению этих параметров судят о влажности материала.

Основное влияние на изменение эквивалентного сопротивления Й при изменении влажности оказывает изменение электрического сопротивления и стекловолокнистого материала, кото1$ рое уменьшается с ростом влажности измеряемого материала более чем на три порядка. Емкость Сд изменяется незначительно, в 1,2-1,5 раза, и поэтому для упрощения последующего из;Щ ложения ее можно принять постоянной, т.е. не зависящей от влажности.

На фиг. 2 приведены графики изменения эквивалентного сопротивления R от сопротивления R> при различных значениях С

С увеличением емкости С,) положение максимума cöâèãàåòñÿ в область измерения малых сопротивлений, т.е. больших влажностей измеряемого материала (кривая 1-C<= 60 пФ, кривая )I — С =

90 пФ, кривая Ц1 — C* = 180 пФ).

Если необходимо повысить чувствительность измерения больших сопротивлений (малых влажностей), то емкость

CA надо уменьшать. Но при этом уменьшается диапазон измеряемых сопротивлений, т.е. нельзя однозначно определять влажность в широком диапазоне.

Например, для стекловолокна необходимый диапазон измеряемых сопротивле40 ний составляет 10 — 104 Ом, что сосоответствует диапазону влажностей

0,2-1,0%. Поэтому для измерения влажности таких материалов, которые имеют резкое изменение электрического

4 сопротивления от влажности (стекловолокна, полиэфирные нити и т.д.), емкость С увеличивают, но при этом эначительйо снижается чувствительность в области малых влажностей (кривая Н!).

При измерении малых влажностей емкость б практически не оказывает своего шунтирующего действия, так как диод 7 находится в состоянии близком к запиранию — чувствительность при этом довольно значительная. Затем по мере увеличения влажности увеличивается сигнал обратной связи и диод 7 уменьшает свое сопротивление, что приводит к росту ф) емкости С,. Увеличение емкости C* с ростом йзмеряемых влажностей сдвигает положение максимума характеристики R = V (RA) в область малых сопротивлений (больших влажностей) при одновременном сохранении высокой

775681

Формула изобретения

С 1 У У

Фиг 2

Ф 1 2

Срлроти!явим 1уФу. Ую

Заказ 7736/60

Подписное

ВНИИП И

Тираж 1019 чувствительности измерения малых влажностей (кривая iV).

Устройство для непрерывного автоматического контроля влажности стекловолокнистых материалов, содержащее измерительный мост, усилитель, детектор и регистрирующий прибор, причем в в одно иэ плеч моста последовательно с датчиком включены кварцевый резонатор и электрическая цепочка, состоящая иэ полупроводникового диода и параллельно ему включенных емкости

II ff ф

Ъ

q 1! фМ

Ву т

Is

J

2 и сопротивления, соединенная с выходом детектора, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения чувствительности, параллельно датчику включена компенсирующая цепочка, состоящая иэ емкости и полупроводни— кового диода, соединенная через сопротивление с выходом детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СНА У 3732435, кл. F 26 В 13/12, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 338837, кл. G 01 и 27/00, 1971 (прототип).

Филиал ППП Патент, r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4