"устройство для измерения влажности
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву .(22) Заявлено18. 06. 79 (21) 2780843/18-21 (53) M
Союз Советскик Социалистических
Республик с присоединением заявки ¹
С 01 а 27/26
Государственный комнтет
СССР яо делам мзобретеннй н открытнй (23} Приоритет
Опубликовано 1504.81, Бюллетень ¹ 14 (53) УДК 621.311. .335.2 (088 ° 8) Дата опубликования описания 15 . 04 . 81
lO Â. Подгорный, tO.B. Клюев и h И. Лверик . ","-, t
У ."::
>./
1, Ф
--- -- / (72) Авторы изобретенм я (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛА (НОСТИ
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к автоматическим измерителям влажности различных сред с большой и переменной электропроводностью.
Известен резонансныи измеритель емкости, который содержит генератор напряжения высокой частоты, резонансный LC-контур, нагружаю1ций высокочастотный генератор, вольтметр, измеряющий высокочастотное напряжение на контуре и индикатор настройки в резонанс. К LC-контуру подключены рабочая емкостная ячейка, гра- дуированный конденсатор без потерь, замещающий измерения емкости датчика, и безреактивное сопротивление.
В этом устройстве осуществляется стабилизация активных потерь путем поддержания постоянного уровня высокочастотного напряжения на контуре при пустой и заполненной исследуемым веществом ячейке путем изменения безреактивного сопротивления Q1) .
Недостатком этого устройства является необходимость шунтирования первичного преобразователя (LCконтура с емкостной ячейкой) без. реактивным сопротивлением. В этом случае общая проводимость LC-контура всегда больше максимальной проводимости датчика с исследуемым
5 веществом, что приводит к снижению точности измерения емкости при исследовании веществ с широким диапазоном измерения электропроводности.
fp Наиболее близко к предлагаемому устройство для измерения влажности, которое содержит параллельный измерительный контур, состоящий из катушки индуктивности, емкостного датчика, полупроводниковой модулирующей емкости и конденсатора, компенсирующего измерение емкости датчика; генератор высокочастотного напряжения; модулятор, демодулятор фазочувствительный усилитель (2 .
Недостатком этого устройства asляется понижение чувстВительности из-за уменьшения крутизны статической характеристики колебательного
25 контура при шунтировании контура сопротивлением активных потерь исследуемого вещества, что приводит к снижению точности измерения влажности. Уменьшение чувствительности данного устройства происходит вслед822082
Устройство работает следующим образом.
На измерительный- контур 1 через элемент связи Z поступает высокочастотное напряжение фиксированной частоты от генератора 7. Модуляция осуществляется периодическим изменением емкости блока модулирующих ва- 60 рикапов 4. Работой модулирующих варикапон управляет модулятор 8. При отсутствии равновесия в системе на измерительном LC-контуре 1 ВЧ напряжение оказывается амплитудно-промоду55 ствие того, что общий коэффициент усиления по петле обратной связи, установленный при незаполненном веществом 0мкостном датчике, исходя из требований устойчивости, при заполнении датчика веществом с потерями уменьшается из-за уменьше5 ния крутизны статической характеристики (коэффициента передачи) измерительного контура.
Цель изобретения — повышение точности измерения влажности в широком диапазоне активных потерь исследуемого вещества. для достижения поставленной цели в устройство для измерения влажности.
15 содержащее емкостной датчик, включенный н измерительный LC-контур с модулирующим конденсатором, генератор, элемент связи генератора с измерительным LC-контуром, модулятор,демодулятор, фазочувстнительный усилитель и компенсирующий конденсатор, дополнительно внедены последовательно включенные амплитудный детектор, функциональный преобразователь и умножитель, причем вхоц амплитудного 25 детектора соединен с измерительным LC-контуром, второй вход умножителя соединен с демодулятором, а выход умножителя соединен со входом фазочувствительного усилителя. 30
На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.
Устройство состоит из измерительного контура 1, состоящего из ка- 35 тушки 2 индуктивности, емкостного датчика 3, модулирующей емкости 4 и компенсирующей емкости 5, одним входом через элемент связи 6 соединенной с генератором 7 ВЧ напряжения, другим входом — с модулятором 8 à 40 выходом — с демодулятором 9 и амплитудным детектором 10, выход которого соединен со входом функционального преобразователя 11. Умножитель
12 первым входом соединен с выходом 45 функционального преобразователя 11, вторым входом — с выходом демодулятора 9, а выходом — co входом фазочувствительного усилителя 13, выход которого соединен посредством механи- 5р ческой связи с компенсирующей емкостью 5. лированным. Низкочастотная огибающая
Ня выделяется демодулятором 9 и поступает на второй вход умножителя
12. Среднее напряжение высокой частоты U„, присутствующее на измерительном контуре 1, детектируется амплитудным детектором 10 и поступает на вход функционального преобразователя 11.
Напряжение с выхода умножителя 12, U н.и равное †:- -, поступает на вход фаU .зочувствительного усилителя 13. На пряжение с выхода фазочувствительного усилителя 13, равное
U н.ч, К, где К вЂ” коэффициент усиления фазочувствительного усилителя, управляет изменением емко ти компенсирующего конденсатора т к, что напряжение низкочастотной огибающей Оц„ стремится к нулю,т.е. система приводится к состоянию равновесия, и измерительный L.Ñ-контур
1 оказывается настроенным на частоту
ВЧ генератора 7.
Общий коэффициент усиления системы автоматической настройки контура в резонанс по петле обратной связи равен 3, !
60ф у
КМ= 6С =k,u КЬK2 — =k K К =сОпВЮ, 3 ь где ьС приращение емкости датчика;
g U> — изменение выходного наJ
I пряжения фазочувствительного усилителя,соответствующее приращению емкости Ь С;
К, U — коэффициент передачи измерительного LC-контура;
K> — коэффициент передачи . демодулятора;
1/U — коэффициент передачи умножителя 5;
К вЂ” коэффициент передачи фа2 зочувствительного усилителя.
Отсюда следует, что общий коэффициент усиления системы автоматической настройки контура в резонанс на зависит от напряжения на измерительном контуре, а следовательно, и от активных потерь исследуемого вещества.
Формула изобретения
Устройство для измерения влажности веществ с большой и переменной электропроводностью, содержащее емкостной датчик, включенный н измерительный LC-контур с модулирующим конденсатором, генератор, элемент связи генератора с измерительным
822082
Составитель В. Стукан
Редактор С. Тимохина . Техред И.Асталош Корректор Н . Швыдкая
Тираж 732 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035,Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 1841/69
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4
LC-контуром, модулятор, демодулятор, фазочувствительный усилитель и компенсирующий конденсатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения влажности в широком диапазоне активных потерь, в него дополнительно введены последовательно включенные амплитудный детектор, функциональный преобразователь и умножитель, причем вход амплитудного детектора соединен с измерительным
LC-контуром, второй вход умножителя соединен с демодулятором, а выход умножителя соединен со входом фазо чувствительного усилителя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Эме Ф. Диэлектрические измерения. М., "Химия", 1967, с. 34.
2. "Измерительная техника", 1976, Р 7, с. 75-78 (прототип).
