Датчик для измерения влажности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М—

Кл. 421, 19,04

Заявлено 06. ъ 11.1968 (№ 1255241/18-10) с присоединением заявки No—

Приоритет—

Опубликовано 20.ХI.!969. Бюллетень чс 36

Дата опубликования описания 22.XII.1970.ЧПК G 01п

4 ДК 551.508.7(088.8) Автор изобретения

В. А. Хоменко

Агрофизический научно-исследовательский институт ВАСХН ИЛ .

Заявитель

ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

Изобретение относится к области влагометрии, а именно к датчикам для измерения влажности, например, почвы.

Известные датчики, содержащие два электрода, выполненных в виде влагопроводных пластин, контактирующих с исследуемым материалом, и датчик положения уровня воды в капилляре, не обеспечивают достаточной точности измерения,:поскольку обладают погрешностью, связанной с «гистерезисами формы и смачивания».

Для повышения точности в предлагаемом датчике электроды образуют щелевой капилляр переменного по длине сечения.

На чертеже дана конструкция датчика для измерения влажности с разрезами по А — А и

Б — Б.

Основными элементами датчика являются одинаковые керамические пористые пластины

1 и 2, к средней части которых прикреплены сплошные металлические полосы 8, являющиеся обкладками емкостного датчика. Обкладки датчика со всех сторон изолируются слоем 4.

Пластины скрепляются клеевым слоем 5 такИм образом, чтобы между ними оставался клиновый зазор-капилляр 6, размер которого изменялся бы от нуля до максимального значения, заданного прокладкой 7.

Внутренний объем капилляра условно можно разделить на три зоны, Боковые зоны об10

2= cos H и (н,.д

25 или (2) 1

+>

1 ф"

С !

1

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете РАинкстров (СССР разованы пористыми стенками, через которые они сообщаются с почвой. Средняя зона, ограниченная электроизоляцнонным слоем 4, является межэлектродным пространством емкостного датчика и сообщается с почвой через ооковые зоны.

Если датчики поместить во влажную почву, имеющую потенциал влаги Р,„то положение мениска в клиновом капилляре (велнчпна 1 на чертеже) определяется всасывающим давлением почвы, численно равным P„, н давлением, развиваемым меннском по формуле

Лапласа

2: cos8 рн h (1) где = — коэффициент поверхностного натяжения воды;

cos () — угол смачивання водой изоляционного слоя 4;

h — переменный зазор капилляра h=-ltgx

Так как в равновесном состоянии P» — — Р„, то можно аписать

l=

2: cos8

1 Л (3)

Выражение (3) связь.вает положение меннска в капилляре и величину всасывающего

З0 давления почвы (почвенного потенциала).

257802

/=йр.>.

C=f(l);, Предмет изобретения

Составитель Е. А Блохина

Редактор T. Иванова Техред 3. Н. Тараненко Корректор В. И. Жолудева

Заказ 256/1847 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент»

Емкость датчика зависит от количества воды в его межэле ктродном пространстве, а количесгво воды зависит от положения мениска.

Следовательно, связь между входной P„и выходной С величинами системы ячейка — датчик будет

Благодаря правильной форме капилляра, в котором проводятся измерения, точность измерений 1 не зависит от «гистерезиса формы», а «гистерезис смачивания» может быть сведен к минимуму, обработкой поверхности и правильным подбором материала изоляционного слоя 4. Материал должен быть хорошим диэлектриком, чтобы в месте смыкания пластин

1 и 2 (при h — о) между металлическими полосами 3 зазор был минимальный, Материал должен хорошо смачиваться водой и иметь минимальный «гистерезис смачивания», а также должен хорошо полироваться.

Перечисленными свойствами обладает, например, органическое стекло, угол смачивания водой которого 6 = 10 .

Основными свойствами капилляра является развитая поверхность его пористых стенок, необходимых для влагообмена с почвой и уменьшения влияний сл учай ных загрязнений и дефектов стенок на положение мениска в капилляре, а также переменное сечение капилляра, необходимое для того, чтобы положение мениска в капилляре изменялось в зависимости от потенциала щелевого ти па, причем внутренний объем щели может иметь са5 мую различную форму в зависимости от решаемых конструктивных задач. Например, для выравнивания градуировочной кривой может оказаться полезным сделать такой капилляр, чтобы зазор изменился бы .не пропорцио10 нально |длине капилляра, как у клина, а по более сложному закону, или может оказаться, что конструктивно удобнее сделать чечевицеобразный капилляр в зазоре между двумя пористыми пластинками и т. д.

15 Для дистанционного определения положения мениска в щелевом зазоре могут быть применены, кроме емкостного, оптический, акустический, радиационный, пневматический и другие методы измерения. 0

Датчик для измерения влажности, содержащий два электрода, выполненных в виде

25,влагопроводных пластин, контактирующих с исследуемым материалом, и датчик положения уровня воды в капилляре, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем электроды образуют щелевой капилляр переЗ0 менного по длине сечения.