Способ определения влажности материала

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р)987492 . (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 171279 (21) 2853337/18-25 с присоединением заявки Нов

РЦМ.К>.

G 01 й. 27/02 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070133. Бюллетень М 1 (53) УДК543. 257 (088.8) Дата опубликованию описания 070183 (72) Авторы изобретения

М

1-:Специальное опытное проектно-конструктор ко-технологи-, ческое бюро Сибирского отделения ВАСХНИЛ

В. Г. Хлыстун, Г.Л .. Верещагин и В.A.,Áîáðî (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

MATEPHAJIA где 2нч.20

2вц

25 нчо

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение во влагометрии материалов с большими диэлектрическими потерями, например почвы, зерна.

Известны способы измерения влажности вещества путем определения двух его электрических характеристик, одна из которых принимается за основной параметр, а другая — за дополнительный, компенсирующий влияние на основной параметр, например путем определения емкости датчика с материалом и тангенса угла диэлектрических потерь (1 3.

Недостатком способа является не-. высокая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением является способ определения влажности пищевого продукта, заключающийся в измерении электрического параметра продукта, находящегося в датчике, на нескольких частотах.

Однако измерение этим способом не .позволяет устранить влияние плотности различных веществ в широком диапазоне влажностей на результаты измерений, что снижает точность измерений.

Целью измерения является повышение точности измерения влажности °

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в измерении электрических параметров материала, находящегося в датчике, на нескольких частотах, предварительно измеряют электрическое сопротивление. датчика беэ исследуемого материала на низкой частоте, а затем сопротивление датчика с материалом на высокой и низкой часто" тах, а влажность определяют иэ "выражения

z z

2вч 2вч комплексное сопротивление датчика с веществом на низкой частотет комплексное сопротивление . датчика с веществом на высокой частоте; комплексное сопротивление пустого датчика на низкой частоте; постоянный коэффициент, зависящий от конструкции датчика и свойств измеряемого материала.

987492

Выражение, отражающее взаимосвязь между влажностью материала и измеряемыми параметрами, получено экспериментально.

На фиг. 1 изображено устройство, Реализующее способ; на фиг. 2 — схе- 5 ма решающего блока.

Устройство содержит датчик 1, выход которого подключен к входу ключа 2; выходы ключа 2 соединены с соответствующими входами высокочастотного и низкочастотного преобразователей 3 и 4, к другим входам преобразователей 3 и 4 подсоединены выходы высокочастотного и низкочастотного генератора 5 и 6. Выходы преобразователей 3 и 4 соединены с соответствующими входами коммутатора

7, выход которого соединен с входом решающего блока 8, один из выходов которого подключен к входу блока цифровой индикапии 9, другой — к управляющему входу коммутатора 7. Решающий блок 8 фиг. 2) содержит прецизионный выпрямитель 10, выход которого подключен к одному из входов коммутатора 11, источник эталонных напряжений 12, выходы которого соединены с соответствующими входами коммутатора 11, интегратор 13, вход которого соединен с выходом коммутатора 11, а выход — с входом ноль-орга- Зо на 14.

Выход ноль-органа 14 соединен с входом схемы управления 15 и с одним из входов схемы вычитания и нормирования 16, выход которой соединен с 35 входом блока цифровой индикации 9.

Управляющий вход коммутатора 11 соединен с одним из выходов схемы управления 15, другой выход соединен с управляющим входом коммутатора 7. 4п

Третий выход схемы управления 15 соединен с вторым входом схемы вычитания и нормирования 16. Датчик 1 выполнен в виде шнековых пластин, закрепленных на штанге и выполняющих 45 роль обкладок конденсатора, заполненного исследуемым веществом.

Высокочастотный и низкочастотный

-генераторы 5 и 6 вырабатывают пере- . менное напряжение, стабилизированное по амплитуде; Ключ 2 подключает к входу высокочастотного или низкоча.— стотного преобразователя датчик 1 с исследуемым веществом.

Высокочастотный и низкочастотный преобразователи 3 и 4 преобразуют величину комплексного сопротивления датчика с веществом в напряжение.

Коммутатор 7 подключает поочередно выходы высокочастотного и низкочастотного преобразователя 3 и 4 к 60 входу решающего блока 8. решающий блок 8 управляет работой коммутатора

7, в соответствии с вышеописанным способом обрабатывает информацию, поступающую с выхода коммутатора 7, 5 и выдает результат на блок цифровой обработки 9.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 заполняется исследуемым веществом. После нажатия кнопки

"Пуск" в системе управления 15 (фиг.2) вырабатываются импульсы, управляющие работой коммутатора 7 и ключа 2 (фиг. 1), и коммутатора 11 (фиг. 2).

После окончания импульса "Пуск" ключ

2 подключает датчик 1 к входу высокочастотного преобразователя 3, коммутатор 7 подключает на вход преци-зионного выпрямителя 10 (фиг. 2) выход низкочастотного преобразователя 4, коммутатор 11 подключает положительный выход прецизионного выпрямителя к входу интегратора 13.

Интегратор интегрирует напряжение, величина которого определяется конструкцией датчика и свойствами низкочастотного преобразователя. Длительность интегрирования строго по- стоянная, заданная системой управления. После чего коммутатор 7 подключает выход высокочастотного преобразователя к входу прецизионного выпрямителя, коммутатор 11 (фиг. 2) подключает вход интегратора к отрицательному выходу прецизионного выпрямителя. На вход интегратора 13 поступает напряжение, пропорциональное комплексному сопротивлению датчика на высокой частоте. Напряжение на выходе интегратора линейно возрастает до нуля. При выходном напряжении интегратора 13, равном нулю, срабатывает нуль-орган 14 и посредством системы управления переключает коммутатор 7, который подключает на вход интегратора 13 положительное напряжение, пропорциональное комплексному сопротивлению датчика на высокой частоте. Выходное сопротивление интегратора линейно Уменьшается. Длительность интегрирования постоянна и равна такту интегрирования. После окончания интегрирования коммутатор подключает на вход интегратора постоянное стабилизированное напряжение с выхода источника эталонных напряжений. Выходное напряжение интегратора 13 увеличивается. При равенстве нуля нуль-орган 14 вырабатывает импульс, который посредством системы управления переключает коммутаторы и ключ следующим образом: ключ 2 подключает выход датчика к низкочастотному преобразователю 4, коммутатор 7 подключает выход низкочастотного преобразователя 4 к входу прецизионного выпрямителя 10, коммутатор 11 подключает положительный выход прецизионного выпрямителя 10 к входу интегратора. Выходное напряжение уменьшается со скоростью, пропорциональной комплексному сопротив987492 лению датчика с веществом, измеренном на низкой частоте. Длительность интегрирования постоянна. После окончания интегрирования коммутатор 7 подключает выход датчика к входу высокочастотного преобразователя 3, коммутатор 11 подключает отрицательный выход прецизионного выпрямителя

10 к входу интегратора. На вход интегратора поступает напряжение, пропорциональное комплексному сопротивлению датчика на высокой частоте.

Выходное напряжение интегратора возрастает и при Увы„ = О, ноль-орган

14 вырабатывает импульс, несущий информацию об окончании измерения. 15

Далее в системе управления временные интервалы преобразуются в .число импульсов 1 — 3 в соответствии с тактами интегрирования и поступают на вход схемы вычитания и нормирования. 2О

Схема нормирования суммирует две последовательности импульсов N + и

2 и вычитает результат этой сумма из

N > i Й р = зч z - (М.у + N ) Полученный после вычитания результат нормиру- 25 ется по крутизне преобразования и выдается на блок цифровой индикации.

Преимущества изобретения — повышение точности за счет устранения влияния плотности, температуры, хими- ЗО ческого состава материала.

Формула изобретения

Способ определения влажности материала, заключающийся в измерении электрического параметра материала с. помощью датчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, предварительно измеряют электрическое сопротивление датчика без исследуемого материала на низкой частоте, а затем сопротивление датчика, заполненного материалом, на высокой и низкой частотах, а влажность определяют из выражения г Z< г„ к где Z„„ - сопротивление датчика с материалом на низкой частоте;

2вч — сопротивление датчика с материалом на высокой частотеу

Z„„ — сопротивление датчика без исследуемого материала на низкой частотеу

К - постоянный коэффициент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР

9 224499774499, кл. G 01 М 27/22, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 507817, кл. 6 01 и 33/03, 1974.

987492

Составитель М. Кривенко

Редактор В. Иванова Техред С.Мигунова Корректор Г. Решетник

Заказ 10285/31 Тираж 37(Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113025, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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