Устройство для измерения влажности почвы

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности измерения влажности почвы путем предотвращения нарушения ее структуры, а также расширение диапазона измерения влажности. Устройство для измерения влажности почвы содержит стабилизированный источник 1тока и двухполюсник, образованный последовательно включенными катушкой 2индуктивности и емкостным датчиком влажности, который содержит низкопо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (1) 4 О 01 И 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3910279/25-28 (22) 17.06.85 (46) 23.05.88. Бюл. N9 19 (7 1) Эстонский научно-исследовательский институт земледелия и мелиорации (72) Т.П.Плакк (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Плакк П.М. Новый метод измерения емкости конденсаторов с большими потерями. Таллин: Изд-во Таллинск. политехн. ин-та, сер. А, У 137, 1958.

Авторское свидетельство СССР

Р 532796, кл. G 01 N 27/22, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 2 1632 1, кл . С 01 N 27/22, 1966.

7 Ю (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности измерения влажности почвы путем предотвращения нарушения ее структуры, а также расширение диапазона измерения влажности. Устройство для измерения влажности почвы содержит стабилизированный источник

1 тока и двухполюсник, образованный последовательно включенными катушкой

2 индуктивности и емкостным датчиком влажности, который содержит низкопо1397814 тенциальный цилиндрический электрод 4 и выполненный в виде тупого конуса высокопотенциальный электрод 5, заглубленный основанием в диэлектрическую подложку 3. Параллельно к емкостному датчику подключены модулятор 6 сопротивления, выполненный в виде ключевого диода, и два варикапа 7 и

8, управляемые напряжениями U, и Us соответственно. К катушке 2 индуктивности подкпючены согласующий усилитель 9 и демодулятор 10. При незаполненном почвой датчике изменением напИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности почвы.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем предотвращения 5 нарушения структуры почвы и расширение диапазона измерения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства на фиг.2 — вре10 менные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения влажности почвы содержит высокочастотный стабилизированный источник 1 тока и подключенные к нему последовательно соединенные катушка 2 индуктивности и емкостный датчик, выполненный в виде закрепленных на диэлектрической подложке 3 ниэкопотенциального цилиндри- 20 ческого электрода 4 и высокопотенциального электрода 5, имеющего вид конуса с тупым углом при вершине, который заглублен основанием в диэлектрическую подложку 3. К емкостному датчику параллельно подсоединены модулятор 6 сопротивления, выполненный в виде ключевого диода, а также два варикапа 7 и 8. К катушке 2 индуктивности подключен согласующий усилитель 9 и демодулятор 10 напряжения на катуш- ке индуктивности.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 обеспечивает питание стабильным током последовательно сое- 35 диненнще катушку 2 индуктивности и

Ряжения U„ (UB фиксировано) при работающем модуляторе 6 добиваются отсутствия модуляции сигнала на выходе демодупятора 10. Найденному значению напряжения U соответствует некоторая начапьная емкость датчика влажности.

Затем датчик кромками электрода 4 врезается в почву, емкость датчика при этом возрастает. Уменьшением напряжения U> датчик вновь уравновешивается. По различию значений U определяют емкость, которая однозначно свяэана с влажностью почвы. 2 ил. емкостный датчик. При этом модулятор

6 сопротивления, содержащий источник управляющих сигналов (не показан), периодически шунтирует емкостный датчик. Характер изменения сопротивления

R модулятора представлен на фиг.2.

Получаемый при этом сигнал Uq на высокопотенциальном электроде 5 емкостного датчика также показан на фиг.2.

Благодаря работе модулятора 6 на катушке 2 индуктивности возникает модулированное по амплитуде напряжение которое поступает на вход согласукщего усилителя 9 и далее в демодулятор 10, на выходе которого получают сигнал U . Далее с момента времени изменением величины управляющего напряжения 0 устанавливают емкость варикапа 7 такой, при которой напряжение на катушке 2 индуктивности при шунтировании емкостного датчика не меняется. Напряжение U> на варикапе 8 при этом поддерживается постоянным.

Этому соответствуют графики Uä и Uq после момента времени

Суммарная емкость пустого емкостного датчика (беэ образца почвы) и ,двух варикапов определяет начальную емкость устройства, а напряжение U представляет его начальное выходное напряжение. При проведении измерений влажности емкостный датчик погружают в почву цилиндрическим электродом 4 до того уровня, при котором электрод

5 окажется в полном контакте с почвой. При этом емкость датчика увели1397814 подложку.

6 фма. 2 чивается и на катушке 2 индуктивности вновь появляется сигнал. Повышением напряжения U емкость варикапа 7 уменьшают до исчезновения этого сиг5 нала, что соответствует достижению начальной емкости. Так как напряжение

U находится в определенной функциот нальной зависимости от емкости варикапа 7, по его величине можно опреде- 1р лить изменение емкости датчика и влажность почвы, однозначно связанную с емкостью датчика. Уравновешивание схемы, т.е. регулировку напряжения

U, можно вести вручную или с исполь- l5 зованием соответствующей системы автоматической подстройки.

Использование высокопотенциального электрода, выполненного в виде тупого конуса, позволяет свести к минимуму 20 возможное нарушение структуры контролируемой почвы, обеспечивая при этом надежный контакт с нею.

Использование двух параллельно включенных варикапов не только позво- 25 ляет расширить диапазон измерений, но обеспечивает также повышение чувствительности, так как диапазон изменений управляющего напряжения U, на одном варикапе при фиксированном уп- (> равляющем напряжении Ба на втором варикапе существенно возрастает, что позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности почвы, содержащее высокочастотный стабилизированный источник питания, подключенные к нему последовательно соединенные катушку индуктивности и емкостный датчик, выполненный в виде закрепленных на диэлектрической подложке низкопотенциального и высокопотенциального электродов, модулятор сопротивления и варикап, включенные параллельно емкостному датчнку, и демодулятор напряжения на катушке индуктивности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем предотвращения нарушения струк— туры почвы и расширения диапазона измерений, оно снабжено вторым варикапом, включенным параллельно первому, и согласующим усилителем, включенным между катушкой,индуктивности и входом демодулятора, источник питания выполнен в виде источника тока, ниэкопотенциальный электрод выполнен цилиндрическим, а высокопотенциальный электрод — в виде конуса с тупым углом при вершине, размещенного внутри цилиндрического электрода и заглубленного основанием в диэлектрическую