Электронный измеритель влажности
l82400
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 30.V,1964 (№ 905055/26-10) Кл. 42!, 9/51
42i, 19!04 с присоединением заявки ¹.ЧПК G 01 п
G 01k
УДК 621.317 39 533 275 (088.8) Приоритет
Опубликовано 25.Ч.1966. Бюллетень № 11
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Дата опубликов
Авторы изобретения
А. M. Виницкий, В. И. Литвер и М. И, Фримф тейн . -, 4ф ф/ % . / 7
I /
Заявитель
ЭЛЕКТРОННЪ|Й ИЗМЕРИТЕЛЪ ВЛАЖНОСТИ
Известны электронные влагомеры для измерения влажности материалов с большими диэлектрическими потерями, содержащие конденсатор-датчик и эталонный конденсатор, подключаемые электронным коммутатором к высокочастотному генератору, частота колебаний которого, зависящая от емкостей конденсаторов, преобразуется частотным детектором и усилителем в пропорциональное разности емкостей напряжение, подаваемое на измерительный прибор, показывающий влажность. Однако, электрическая схема подобного влагомера не обеспечивает достаточной точности измерения.
Предлагаемый электронный влагомер позволяет повысить точность измерения и расширить область его применения. Это достигается тем, что последовательно с генератором включено регулируемое сопротивление, выполненное в виде электронной лампы, изменяющей свое сопротивление при изменении напряжения генератора высокой частоты и управляемое при помощи амплитудного детектора и усилителя, а также тем, что частотный детектор выполнен в виде двух частотно-зависимых RC-цепей, образующих мост, и колебательного контура, настроенного на коммутирующую частоту. I
На чертеже показана принципиальная электрическая схема электронного измерителя влажности.
Измеритель влажности содержит датчик Д, эталонный конденсатор 3 и семь блоков (обведены пунктирной линией): 1 — блок генерации высокой (рабочей) частоты,ll — электрон5 ный коммутатор, III — стабилизатор напряжения генератора рабочей частоты, IV — частотный детектор, V — усилитель, Vl — блок генерации коммутирующей частоты и Vll— стабилизированный блок питания.
10 Работа измерителя происходит следующим образом.
К колебательному контуру генератора высокой частоты, собранному на лампе Л,, попеременно, с частотой 3000 гтт, подключаются
15 датчик Д и эталонный конденсатор 9, составленный из постоянной емкости С> и переменной (подстроечной) емкости Се. Коммутирующее напряжение с частотой 3000 гтрк вырабатывается генератором /72, усиливается буфер20 ным каскадом Лз и через сопротивления Рт и и дроссели Дрт и Дрв подается на переключающие диоды Дт и Д». Датчик Д подключается всеми положительными полупериодами коммутирующего напряжения, конденса25 тор 3 — всеми отрицательными полупериодами, т. е. в секунду происходит 6000 переключений.
Частота генератора Л, пропорциональна подключаемой к нему емкости, а разность ча30 стот генератора при подключении конденсаторов пропорциональна разности емкостей этих
182400 конденсаторов. Если емкость эталонного конденсатора 3 задать равной емкости конденсатора датчика Д, помещенного в сухой объект, то разность частот генератора будет пропорциона IbHа влажности объекта.
Стабилизация напряжения генератора производится при помощи регулируемого сопротивления (лампы Л4), включенного последовательно с генератором. Напряжение 400 в на лампах Л4 и Л4 делится пропорционально их внутренним сопротивлениям. Сопротивление генератора Л4 зависит от нагрузки его конт?p11, а сопротивление лампы Л4 От !!а пряжепия на ее сетке. Напряжение высокой частоты генератора Л, связано с напря?кением на сетке лампы Л4 при помощи амплитудного детектора Сь Д„R;>, R4, С4 и усилителя постоянного тока Л,;, со стабилитроном Д4.
При увеличении нагрузки генератора 74 его напряжение высокой частоты немного уменьшается, положительный потенциал на сетке лампы Л;, уменьшается, падение папря?кения на ее аноде увеличивается, а, следовательно, увеличивается положительный потенциал па сетке лампы Л„что вызывает уменьшение ее
víóòðåííåãî сопротивления. Происходит перераспределение напряжения между лампами
Л4 и . 74, так что уменьшение высокочастотного напряжения генератора прекращается. В результате колебания высокочастотного напряжения генератора не превышают 1 — 20/О.
Такая схема обеспечивает практически безынерционную стабилизацию напряжения генератора, что значительно повышает точность измерителя влажности.
Разность частот генератора при подключении к нему конденсаторов преобразуется частотным детектором (блок 1У) в напряжение, пропорциональное указанной разности частот, или, что то же, пропорциональное влажности исследуемого материала.
Частотный детектор состоит из двух частотно-зависимых RC-цепей (R.-, С; и C6, Ro), образующих мост, и амплитудных детекторов
Дь „CI и Д6, Rs, Cs. При увеличении частоты напряжение на С,- уменьшается, и на Р1!— увеличивается. Напряжение с С;, снимается детектором Д,-, R-„с-„а напряжение с RI;— детектором Д6, Rq, С . Разностный ток этих двух детекторов, пропорциональный измеряемой влажности, подается через конденсаторы С> и R9 на первичную обмотку трансформатора Тр,. Для выделения напряжения, пропорционального влажности и имеющего частоту
3000 гц, к первичной обмотке Тр> подключен конденсатор С4!1, образующий с этой обмоткой колебательный контур, настроенный на частоту 3000 гц. Такой частотный детектор практически не реагирует на изменение средней частоты генератора, что существенно повышает точность измерения вла?кностн.
З0
Выделенное напряжение подаетс5! Па резонансный усилитель (левая половина лампы
Л4) с контуром в аноде C»L» служащим для повышения избирательности системы. На правой половине лампы Л собран второй каскад усиления по трансформаторной схеме. Трансформатор Тр.. является анодной нагрузкой лампы Л6 и служат для фазоинверсии сигнала, обеспечивая на выходе усилителя работу двухтактного каскада на лампе Jl-,. В анодные цепи лампы Л включена первичная обмотка выходного трансформатора Тр>. С другой обмотки трансформатора снимается напряжение для питания моста, состоящего из сопротивлений Р41! — Р4„и термометра сопротивления ТСМ. Этот мост служит для компенсации температурной погрешности измерения. Термометр ТСМ, помещенный в объект, при изменении температуры меняет свое сопротивление и вызывает разбаланс моста.
Вследствие этого меняется отрицательная обратная связь, охватывающая последние два каскада усиления, что приводит к соотгетствующему изменению коэффициента усиления усилителя.
Таким образом, в результирующий сигнал непрерывно и автоматически вносится поправка на изменение температуры, чем устраняется температурная погрешность измерение при колебаниях температуры в пределах нескольких десятков градусов.
С выходного трансформатора Тр,; напряжение, пропорциональное влажности, через выпрямитель Д, — Д4!! и фильтр С<, Др;, С,;, подается на микроамперметр, проградуированный в процентах влажности.
Предмет изобретения
1. Электронный измеритель влажности, содержащий датчик влажности и эталонный конденсатор, попеременно подключаемые электронным коммутатором к генератору высокой частоты, частотный детектор, усилитель и выходной измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, вызываемой изменением состава солей в исследуемом материале, последовательно с генератором включено регулируемое сопротивление, выполненное в виде электронной лампы, изменяющей свое внутреннее сопротивление при изменении напряжения генератора высокой частоты, и управляемое при помощи амплитудного детектора и усилителя.
2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, обусловленной нестабильностью частоты генератора во времени, частотный детектор выполнен из двух частотно-зависимых
RC-цепей, образующих мост, и колебательного контура. настроенного на коммутирующую частоту.
182400
Составитель Е. А. Блохина
Редактор Н. С. Коган Техред Г. E. Петровская Корректоры; В. В. Крылова и О. Б. Тюрина
Заказ 1930/15 Тираж 2175 Формат бум. 60><90 /з Объем 0,27 пзд. л. Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2
