Датчик влажности
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
30540I
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 27.I.1970 (№ 1398467/18-10) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 04.VI.1971. Бюллетень «¹" 18
Дата опубликования описания 20.VII.1971
МПК 6 Oln 27/22
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 551.508.7(088.8) Авторы изобретения
В. С. Ройфе и М. И. Фримштейн
Заявитель
ДАТЧИ К ВЛАЖНОСТИ
Предлагаемое изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано во влагометрии материалов с большой проводимостью, например, торфа, засоленных почв, строительных материалов и подобных.
Известны емкостные датчики влажности, выполненные в виде конденсатора различной конструкции (плоско-параллельные, коасиально-цилиндрические, односторонние с электродами, развернутыми на плоскости). Наряду с распределенной емкостью эти конденсаторы обладают также той или иной распределенной индуктивностью между электродами. Эта собственная индуктивность емкостного датчика весьма мала, и на несколько порядков меньше сосредоточенной индуктивности катушки колебательного контура, в который включается емкостный датчик. Поэтому при измерениях на частотах по 50 май собственной индуктивностью емкостного датчика пренебрегают. B случае измерения влажности материалов с невысокой сквозной проводимостью, например, минеральных масел, нефти, керамики и других, такое допущение вполне оправдано, так как собственная индуктивность датчика в этом случае включена последовательно с большим активным сопротивлением и практически никакого влияния на результаты измерений не оказывает.
В случае же измерения влажности материалов, сквозная проводимость которых может достигать очень больших величин (например, торфа, засоленных почв, удобрешш, 5»sea), положение резко меняется, и собственная индуктивность датчика, будучи включена последовательно с малым активным сопротивлением, вносит очень большую погрешность в результаты измерештй.
10 Цель изобретения — уменьшить собственную индуктивность датчика.
Это достигается тем, что электроды конденсатора выполнены в виде четырех пластин, укрепленных на основании в двух взаимно
15 перпендикулярных плоскостях и попарно соединенных между собой.
На фиг. 1 изображен предлагаемьш датчик вл аж ности.
Четыре металлических пластины 1 укренле20 ны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на изолирующем полом цилиндре 2. Пластины попарно соединены между собой перемычками 3. Полый цилиндр закрывается по торцам заглушками 4, в одной из которых
25 имеется отверстие 5 для вывода соединительных проводов. Внутри полого цилиндра размещается часть элементов измерительной схемы.
На фиг. 2 изображена схема замсщсп:.я
30 без учета собственной индуктивности датчи305401 ка; на фиг. 3 — схема замещения с учетом собственной индуктивности датчика.
Обозначения на схемах:
L„- — сосредоточенная индуктивность катушки;
С, — начальная емкость контура (монтажа, катушки и т. и.);
С, — измеряемая емкость датчика;
К; — эквивалентное сопротивление потерь сквозной проводимости материала;
L, — собственная индуктивность датчика.
Для колебательного контура, изображенного на фиг. 2, резонансная частота выражается известной формулой.
1 -к(o + Ск) 1
V-(LK L,.,)(ф—, Ск) (2) Как уже упоминалось, L„„,«L„., следовательно формула (2) практически совпадает с формулой (1), т. е. при малой сквозной проводимости материала собственная индуктивность емкостного датчика любой конструкции не оказывает никакого влияния на результаты измерения влажности.
II случай. R,- +О (сквозная проводимость материала очень велика). В этом случае резонансная частота контура, изображенного на фиг. 3, выражается:
Для колебательного контура, изображенного на фиг. 3, резонансная частота в общем виде выражается весьма сложной и громозкой формулой, неудобной для анализа, Г!оэтому рассмотрим два граничных частных случая, для которых эта формула достаточно проста.
1 случай. Rx oo (сквозная проводимость материала очень мала). В этом случае резонансная частота такого контура
v с
О -к + ск или с учетом L, ((LK (0= (3)
VLcz Со
Отсюда видно, что при большой сквозной проводимости материала собственная индуктивность датчика оказывает существенное влияние на результаты измерения влажности, которое тем больше, чем больше сквозная проводимость материала.
Для уменьшения этого влияния следует стремиться к минимально возможному значению собственной индуктивности емкостного датчика.
Если проанализировачь существующие конствукции емкостных датчиков (две пластины, меандры коаксиальные цилиндры и т. д.), то окажется что все они в той или иной мере образуют виток, который обуславливает появление собственной индуктивности датчика и погрешности измерения.
Предлагаемая конструкция датчика имеет минимальную собственную индуктивность и поэтому является оптимальной для материалов с большими диэлектрическими потерями. зо
Предмет изобретения
Датчик влажности, выполненный в виде конденсатора, электроды которого укреплены на изолирующем основании, и включенный в колебательный контур измерительного устройства, отлика>ощийся тем, что, с целью уменьшения собственной индуктивности датчика, обуславливающей погрешность измерений, за4О висящую от величины проводимости материала, электроды конденсатора выполнены в виде четырех пластин, укрепленных на основании в двух взаимно перепендикулярных плоскостях и попарно соединенных между собой, 305401
Фиг. 2 Фиа.f
Составитель Е. Блохина
Техред Л. Я. Левина
Корректор Г. С. Мухина
Редактор С. Ежкова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1960/10 Изд. ¹ 844 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при C îâåòc Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4I5
