Устройство для измерения влажности

 

Союз Советских

Социалистических

Рвс убпии

ОП ИСАНИ Е

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 976364 (61 ) Допол интел ьное к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 30.06.81 (21) 3310701/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет о

Опубликовано 23 11 82 Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23 11 82 (5! )М. Кл.

G01N 27/02

Ркудерстееииый комитет

СССР ао делен иэебретеиий и открытий (53) УДК 543.257. (088.8) М. И. Бандак с, -:, /

Винницкий политехнический институт ;: .. .:- -- /

/. (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙС ВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ. го

Изобретение относится к измеритель ной технике и может применяться, например при определении влажности материалов s различных отраслях промышленности.

Известно устройство измерения влаж5 ности с компенсацией влияния активной проводимости по схеме с автоматическим уравновешиванием на базе способа с параметрической модуляцией. Демодулированный низкочастотный выходной сигнал контура управляет фазочувствительной следящей системой, приводящей контур в состояние резонанса. Исполнительный электродвигатель следящей системы управляет конденсатором переменной емкости, включенным в контур параллельно емкостному преобразователю $ 1J

К основному недостатку такого усч» ройства относится малое быстродействие из- за наличия в звене обратной связи следящей системы, инерционного элементаэлектродвига теля.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является устройство, содержащее генератор высокой частоты, регистрирующий прибор, направленный от ветвитель, к дополнительному выходу которого подключена линия связи, нагруженная на емкостный преобразователь (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений при наличии проводимости контролируемого материала.

Бель изобретения - повышение точнос ти измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве содержащем генератор высокой частоты, регистрируюший прибор, направленный ответвитель, к дополнительному выходу которого подключена линия связи, нагруженная на емкостный преоб- разователь, линия связи выполнена в виде длинной линии, а емкостный преобразователь шунтируется комплексным сопротивлением емкостного характера, состояшим

364 ф

При малых диэлектрических потерях выражение (3) принимает вид

Ц =ас„, a) 0= =соЬ

uJ 9 (4)

Э

Таким образом, при измерении влажности материалов с малыми диэлектрическими потерями по амплитуде. отраженной волны в длинной линии, нагруженной на емкостной преобразователь, шунтироваиный сопротивлением, равным волновому сопро,тивпению пинии, результат измерения линейно зависит от емкости С преобразоваХ ,тепя. Погрешность измерения от изменения сопротивления потерь Rx преобразователя минимиэируется.

Зашунтируем емкостной преобразователь также емкостью 4, величина которой равна С, обозначив при. этом общую емкость о на конце линии через С, т. е.

ССО + Ск (s)

Дпя материалов с большими диэлектри ческими потерями (Фягд7 1) в данном случае, амплитуда отраженного сигнала в линии является функцией двух переменОо р= >М (6)

Полный дифференциал выражения (6)

О равен о щ 1 xnan

I пение потерь преобраэовате,,пя на заданной частоте; волновое сопротивпенне .

J линии.

На чертеже изображено предлагаемое ус тройс тво.

Устройство содержит длинную линию 1„ которая нагружена на емкостный преобразоватепь 2, который шунтирован комп-

20 пексным сопротивлением емкостного характера, состоящим из активного сопротивления 3 и емкости 4. Длинная пиния с перечисленными выше элементами на конце подключена к дополнительному вы2 ходу направленного ответвитепя 5, вход которого подключен к выходу генераторе

6, а основной выход подключен к входу вольтметра 7.

Сущность изобретения заключается в

3 следующем.

Для высокочастотного диапаэонй измерения влажности. (1 — 30 мГц) эквивалентная схема замещения емкостного преобразователя 2 может быть представлена как параплельное соединение конденсатора С и сопротивления потерь к . При измерении влажности материалов с малыми диэлектрическими потерями (1р(<(1) погрешность измерения уменьшается путем шунтирования емкостного преобразователя 4О

2 активным сопротивлением, величина которого равн» волновому сопротивлению пинии р (К, =- 9).

В действительности амплитуда отраженного напряжения электромагнитногo колебания определяется выражением отр пад (2)

1 а где К =(†- — — модуль комплексного коэффициента отражения, 7 — комплексное сопротивление на конце линии.

Если принять 0н = 1, то после несложных преобразований выражение (2) примет вид (3)

"O P „ Мхах Sh.

9 (.xc„r,) " (8) Щщр 1 îaòTÐ д д у, Для диапазона изменения активных потерь преобразователями„ . » „ неравенс гво (8)имеет место, если

ЬИИ Х МОХ

C=Cg+Cp=

3 976 из параллельного соединения, активного сопротивления о, равного вопновому сопротивлению р длинной пинии (К P ) и емкости C величину которой опреде.ляют из соотношения — Я

Модуль амплитуды напряжения отраженного сигнала с достаточной точностью определяется только значением емкостной, составляющей преобраэоватепя, если

5 9763 линии (R ) и емкостью 4, величина которой Со определяется выражением

A. вiiн Кхюа«9 (9a) о- < т юаь 9

Устройство работает следующим образом.

На вход направленного ответвителя 5, подается высокочастотное напряжение от генератора 6. Дополнительный выход на- 10 правленного ответвителя 5 подключен к длинной линии 1, нагруженной на емкостной преобразователь 2, шунтированный комплексным сопротивлением емкостного характера, состоящим из параллельного И соединения активного сопротивления Ро и емкости С . Вольтметр 7, подключенный к основному выходу направленного ответвителя 5, изменяет амплитуду отраженного напряжения в длинной линии 1. 2О

Исполь ование предлагаемого устройства измерения влажности с компенсацией влияния активной проводимости по сравHGHHIo с известным повышает точность

1иэмерения в широком диапазоне изменения 2 таигенса угла диэлектрических потерь и улучшает условия труда .за счет возможности удаления емкостного преобразователя на значительные расстояния при помощи длинной линии. 36

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности, содержащее генератор высокой частоты, 64 6 направленный ответвитель, к основному выходу которого подключен регистрирующий прибор, а к дополнительному выходу подключена линия связи, нагруженная на емкостной преобразователь, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью по« вьпнения точности измерений, в качестве линии связи использована длинная линия, а емкостной преобразователь шунтирован комплексным емкостным сопротивлением, состоящим из параллельно соединенных активного сопротивления, равного волновому сопротивлению длинной линии, и емкости, величина которой определяется из соотношения

= — х ии+Й хюох+9 о- y,ума Ч где 00 - круговая частота; р — волновое сопротивление: — соответственно минимальное

yьт3 Хвидт и максимальное сопротивление потерь преобразователя. на данной частоте.

«

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каменев Л. В. Автоматический диэлектрометр со статическим уравновешиванием. — "Измерительная техника", 1971, N 8, 2. Патент США % 4196385, кл. GOLF 23/28, GO1R 27/04, опублик. 1980 (прототип) .

Составитель А. Синицын

Редактор В. Иванова Техред М.Гергель Корректор У. Пономаренко

Заказ 8996/72 Тираж 887 П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4