Прибор для измерения влажности

 

t of.со збнмЯ

О Й -"<. "Ж Н- И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

275509

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 4:21, 9/51

42i, 19/04

Заявлено 20.ЧН1.1968 (№ 1268589/30-15) с присоединением заявки ¹

Комитет по делам изобретеиии и открытий при Совете Министров

СССР.ЧПК G 01п 27/02

G 01п 27 22

УДК

Приоритет

Опубликовано 03 Vlf 1970. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 26.Х.1970

Автор изобретения

Ю. M. Романенко

Заявитель

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛА)КНОСТИ

Изобретение относится к технике измерений влажности, в особенности почвогрунтов, и может найти применение в строительстве и сельскохозяйственном производстве.

Известны приборы для измерения влажности с датчиком, состоящим из двух частей: опорной, служащей для температурной компенсации, и,параметрической. При этом датчик обычно соединяется с системой измерения его параметров двухпроводной линией связи.

Предлагаемый прибор отличается от известных тем, что линия, связывающая датчик со вторичной аппаратурой, выполнена однопроводной и,подключена к датчику посредством нейтрального коммутатора на два положения.

Противоположный конец линии снабжен коммутирующей системой, обеспечивающей подключение к линии эталона датчика и реактивных элементов для измерения емкостных систем датчика, а также коммутацию цепей нейтрального двухполюсного коммутатора.

Это дает, во-первых, возможность полностью компенсирсвать влияние нестабильности параметров соединительной линии на результаты измерений, что особенно важно для устройств с влагообменными датчиками, в которых такая компенсация обычными методами, предусматривающими приведение параметров датчика к заданным, например, путем помещения последне о в эталонную среду, практически неосуществима, а, во-вторых, измерять наряду с влажностью температуру почвы s месте заложения датчика. Кроме того, новый прибор позволяет уменьшать частотную погрешность измерений в случаях, когда электрические параметры насыщающей почву воды зависят от частоты, не приоегая при этом и конструктивному совмещению дистанционно

10 управляемого автогенератора с датчиком, а также оценивать засоленность такой воды, особенно при проточном хар актере влагообмена между .параметрической системой датчика и почвой. Все это возможно в связи с

15 тем, что прибор может разделять составляющие полной проводимости диэлектрического датчика, а резистивная составляю цая,проводимости датчика для данного случая является, главным образом, функцией засоленности

20 воды. Естественно, что указанная особенность прибора повышает точность измерений при комплексном изменении в и tg6 потерь — явлении, име ощем место в большинстзе случаев.

25 На чертеже дана, принципиальная схема одного из вариантов выполнения описываемого прибора.

Опорно-параметрический датчик Д соединен с колебательным контуром (приведен в упроЗО щенном виде), содержащим индуктивность

2755О9

L„C„, С и другие, переключаемые при помощи механически сопряженной системы операционного переключателя (система состоит кз гереключателей П,, П, и

П,), а также при;помощи экранированной однопроводной линии Л через дистанционно управляемый нейтральный коммутатор, состоящий из нормально разомкнутых герконов Н< иН, Работает прибор следующим образом.

При установке переключателя П, — П,. в положение 1 Goa геркона находятся в разомкнутом положении, в силу чего датчик отключен от линии. Одновременно к противополож:ному концу линии, подключается электрический эквивалент,параметрической части датчика Д„, cocTBEJIeEIpbiH из конденсатора С и резистора R, причем проводимость данной цепи соответствует мому параметру параметр ческой части датчика Д„при минимальной температуре его тарировки и максимальной влажности. В случае, если резонансная частота контура, возбуждаемого возбудителем В и контролируемая частотомером Ч, отличается от заданной, что свидетельствует об отклонении параметров линии от начальных, это отклонение компенсируется соответствующим изменением емкости подстроечного конден атора С,.

После корректировки параметров линии Л, изменение которых обычно определяется температурными условиями измерений, переключатели П,— Пз переводятся в положение 2.

При этом цепь Сэ — Я от линии отключается и заменяется подстроечным конденсатором

C„a к ее противоположному концу подключается опорная часть Д0 датчика Д. Включение опорной части, происходит за счет поступления в обмотку W> тока от элемента Е через заграждающие дроссели L и L и диод Д1.

При этом сработке геркона Н препятствует диод Д . Такая схема позволяет линию связи .Л использовать как для канализации сигнала датчика, так и для коммутации герконов од.новременно.

Конденсатор С0 совместно с другими кон:денсаторами, входящими при этом в систему измерительного контура, и емкостью опорной части j4 датчика Д при температуре тариров:ки должен обеспечить в контуре заданную частоту колебаний. Отклонение этой частоты от заданной, вызванное изменением температуры опорной части Д0, компенсируется необходи.мым изменением емкости оттарированного соответствующим образом конденсатора С„,по шкале которого определяется температура почвы в месте заложения датчика.

После измерения температуры грунта переключатели П,— П, переводят в положение 3.

При этом конденсатор Cg заменяется измерительпьв| конденсатором C„, а элемент Е переполюсовывается: диод Д> запирается, а диод

Д открывается, что приводит к размыканию геркона Н1 и включению геркона Н, и тем самым подключению в колебательную систему

1 0

65 устройства параметрической части Д„датчика Д. Заданная частота контура устанавливается изменением емкости конденсатора С„ и lio ней определяется влажность контролируемой зоны грунта.

Особую роль играет конденсатор C„. Как кзвестно, DIIQpHQ-параметрические скстемы наилучшую точность измерений обеспечивают, когда условия измерений незначительно отличаются от таких при тарировке. Однако, если температура в зоне расположения датчика при измерениях существенно отличается от такой при тарировке, температурная погрешность без,принятия специальных мер может быть заметной, несмотря на применение опорно-параметрической измерительной системы. В этих условиях обычно вводят температурну.о поправку. В данном же случае после определения температуры и влажности по шкалам соответственно оттарированных конденсаторов

С, и С„устанавливают значение емкости конденсатора С„в соответствии с показаниями этих конденсаторов и снова восстанавливают первоначальную частоту резонансной системы устройства соответствующим изменением емкости конденсатора С„. Обычно при этом достигается необходимая дополнительная компенсация тем пературной погрешности, одна о при неооходимости ее можно уточнить таким же образом, исходя уже из нового значения емкости конденсатора С„.

Емкость конденсатора С, устанавливается в соответствии с тарировочными данными, поскольку расчет ее затруднителен. При этом практически необходимая точность мохкет быть получена путем использования тарированных данных, полученных по трем значениям температуры и влажности, равномерно распределенных по диапазонам измерения обоих параметров., — всего девять точек.

В качестве конденсатора С, принципиально возможно использование конденсатора С„ особенно при выполнении последнего прямоемкостным.

При примененки влагообменных датчиков особую заботу представляет устранение влияния изменения засоленности насыщающей почву воды на результаты измерений, поскольку на практике эта засолепность может существенно отличаться от такой в условиях тарировки, что приводит к значительной погрешности в измерениях даже при применении повышенной рабочей частоты колеоательного контура, которая зависит не только от электрической емкости параметрической части датчика, определяемой, главным образом, ее влагонасыщенностью, но и от tg6 электрических потерь этой части датчика, зависящей в основном от засоленности насыщающей ее воды. В этом случае необходимо или учесть влияние засолепности на точность измерений, или исключить его. Один из возможных способов практического исключения этого влияния на точность измерений заложен в предлагаемом приборе. При его реализации,после

275509

Составитель В. Дементьев

Корректор С. М. Сигал на

Подпис ное при Совете о 4л

Типография, пр. Сапунова, 2 определения влажности путем настройки контура на заданную частоту W> соотзетствующим изменением емкости конденсатора С„

r:.ðoèçâîäÿò принудительную расстройку этого контура на новую частоту W> за счет огключения от контура емкости конденсатора С, переводом переключателя П4 из положения 1 в положение 2 и по этим частотам определяют поправку на засоленность или саму засолепность.

В случае зависимости параметров датчика от засоленности повышение точности измерений может быть достигнуто при замене в контуре конденсатора С1 на конденсатор С,=:гС,, что осуществляется черевочом переключателя

П4 в положение 5 . Тогда частота контура станет равной W и по ней определится частотная поправка.

Предмет изобретения

1. Прибор для измерения влажности, преиьгущественно почвогручтов, содержащий опорно-параметрический датчик, линию связи датчика с системой измерения параметров датчика и реактивность для корректировки изменения параметров линии связи, отличаю5 щийся тем, что, с целью повышения точности измерения и определения температуры среды в зоне заложения датчика, линия связи выполнена одногроводной и подключена к датчику через дистанционно управляемый ней10 тральный коммутатор на два положения, а системе измерения — через операционный переключатель для коммутации цепей управления нейтральным коммутатором и элементов для измерения параметров датчика.

15 2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния резистивной проводимости среды на точность измерений и обеспечения оценки ее засоленности, операциочный переключатель снабжен контактной

20 системой для подключения к линии резонансного контура с изменяемой частотной карактеристикой.

Тираж 480 ета по делам изобретений и открытий

Мшшстров СССР

Москва, Ж-35, Рауiиская наб., д. 4j5