Устройство для измерения влажности сыпучих материалов

Союз Соввтских

Социалистицвских

Рвслублик

О П И С А Н И Е (>685970

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.04.76 (21) 2343332/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М Кл 2

G 01 N 27/22

Гасударственный комитет

СССР по делам нзооретеннй н открытий

Опубликовано 15 09.79. Бюллетень №34

Дата опубликования описания 25.09.?9 (53) УДК 551.508..7 (088 8) (72) А втор изобретения

A. В Вульфсон (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения влажности сыпучих диэлектрических материалов.

Известно устройство для определения влажности сыпучих материалов, содержащее автогенератор, колебательный контур с модулируемыми во времени параметрами, первичный преобразователь, детектор, реверсивный двигатель (1).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции.

Наиболее близким решением к данному изобретению является устройство для измерения влажности материала, которое содержит емкостной преобразователь,компенсирующий элемент, источник переменного напряжения, чувствительный элемент, астатический исполнительный орган (2) .

Недостатком данного устройства является малая точность измерения., Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно содержит функ2 циональный преобразователь, имеющий основной и п корректирующих входов, п конденсаторов опорных емкостей, п интеграторов, источник п постоянных опорных напряжений, синхронный переключатель, имеющий три входа и три группы выходов по п+1 выходов в каждой группе, причем выходы интеграторов подключены к корректирующим входам функционального преобразователя, выход последнего подключен к компенсирующему элементу, а к первому входу синхронного переключателя подключен вход чувствительного элемента, ко второму входу синхронного переключателя подключен выход чувствительного элемента, а к третьему входу — основной вход функционального преобразователя, к первой группе выходов синхронного переключателя подключены емкостной преобразователь и конденсаторы опорных емкостей, ко второй группе выходов синхронного переключателя подключены входы астатического исполнительного органа и

20 интеграторов, а к третьей группе — выходы исполнительного органа к источнику и постоянных опорных напряжений. Компенсирующий элемент выполнен на варикапе.

685970

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник переменного напряжения (генератор) 1, емкостной преобразователь 2 влажности сыпучего материала, компенсирующий элемент 3 (например, варикап), диодно-резистивный функциональный преобразователь 4, который имеет основной и и корректирующих входов, интеграторы 5.1,5.2,...,5.п, чувствительный элемент 6, исполнительный орган 7, представляющий из себя усилитель постоянного тока в режиме интегратора, конденсаторы опорных емкостей 8.1,8.2,...,8п, источник п постоянных опорных напряжений 9, синхронный переключатель на п+1 положение, имеющий три группы 10,1, 10.2, 10.3 коммутирующих контактов (выполненные, например, на герконах), причем каждая коммутирующая группа имеет и+1 выход и один вход, который в процессе работы синхронного переключателя в соответствии с сигналами, поступающими синхронно на все три группы от генератора тактовых импульсов 11, последовательно соединяются со всеми выходами.

Устройство работает следующим образом.

При нахождении синхронного переключателя в первом положении входы коммутирующих групп 10.1, 10.2, 10.3 соединены с первыми выходами тех же групп. При этом емкостной преобразователь 2 и компенсирующий элемент 3 включены по схеме сравнения, результирующий сигнал с выхода которой поступает на вход чувствительного элемента 6, выход последнего, в свою очередь, подключен ко входу исполнительного органа 7, выход которого подключен к основному входу функционального преобразователя 4. При этом устройство работает как компенсационная схема измерения емкости преобразователя 2, причем мерой этой емкости является напряжение на выходе исполнительного органа 7 Бщ, . Характеристика функционального преобразователя подобрана так, что зависимость емкости компенсирующего элемента 3 Ск от выходного напряжения U

Ск = f(U ) совпадает с зависимостью емкости преобразователя 2 от измеряемого параметра W (влажности сыпучего материала) с точностью до постоянного коэффициента К.

Cp = fa(W) = f(KW).

При этом напряжение на выходе исполнительного органа 7 является линейной функцией измеряемого параметра 11вьх — — КЪ .

Подобной компенсационной схеме присуща погрешность, связанная с нестабильностью характерйстик компенсирующего элемента и функционального преобразователя. Для исключения этой погрешности в устройстве предусмотрено периодическое уточнение характеристики функционального преобразователя путем изменения корректирующих напряжений на его дополнительных входах. Коррекция этой характеристики производится при нахождении синхронного переключателя в положениях 2, З,...,п+1. При этом в схему сравнения вместо преобразователя 2 последовательно подключаются конденсаторы опорных емкостей 8.1, 8.2..., Яп, к выхо16 д ду чувствительного элемента 6 соответственно подключаются входы корректирующих интеграторов 5.1, 5.2,..., 5п, а к основному входу функционального преобразователя 4— первое, второе,..., п-ое опорные напряжения, задаваемые источником постоянных опорных напряжений 9. Опорные напряжения выбраны так,.что между этими напряжениями и соответствующими им опорными емкостями существует зависимость, удовлетворяющая приведенной выше характеристике емкостного преобразователя

С; = f(U;) i = 1,2,...,п.

В каждом положении синхронного переключателя, при котором производится коррекция (2,3,...,п+1), происходит уточнение одной точки характеристики функционального преобразователя. При последовательном обходе всех корректирующих положений осуществляется уточнение характеристики функзв ционального преобразователя в интервале, соответствующем полному диапазону изменения измеряемого параметра. Количество опорных точек определяется характером нелинейности и требуемой точностью. В процессе работы происходит постоянное обегание переключателем п+1 положений, причем зз при первом положении происходит измерение влажности сыпучего материала, находящегося в приемном устройстве емкостного преобразователя, а при остальных — коррекция характеристики функционального преобразователя. Запоминание корректирующих напряжений и выходного напряжения всего устройства на время отключения соответствующего входа происходит, на конденсаторах обратной связи интеграторов 5 .1, 5.2,..., 5п и исполнительного органа 7. Периодическая коррекция характеристики функционального преобразователя позволяет исключить погрешность, связанную с отсутствием точной начальной информации о характеристиках компенсирующего элемента и функционального преобразователя, а также погрешность, вызванную нестабильностью обеих указанных характеристик.

При необходимости введения поправки в характеристику емкостного преобразователя по результатам градуировки устройства по образцам сыпучего материала определенной влажности (или по физическим эквивалентам таких образцов), эта поправка мо685970

Формула изобретения

Составитель О. Маликова

Редактор И. Шубина Техред О. Луговая Корректор Е. Лукач

Заказ 5452)45 Тираж 1090 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПП П «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная. 4 з жет быть введена достаточно просто в виде набора поправок к опорным напряжениям

Ы11, Ь Ua,...,6 Un. В этом случае осушествляется непосредственный переход от опорных значений измеряемого параметра к соответствующим опорным значениям выходного напряжения в соответствии с приведенной выше линейной зависимостью

Uq — — КМ, i = 1,2,...,n

Вследствие этого исключается ошибка измерения, связанная с погрешностью задания характеристики емкостного преобразователя, а также — с погрешностью измерения опорных емкостей. Подобным же образом — в виде набора поправок к опорным напряжениям может быть произведена коррекция сортовых различий электрофизических свойств исследуемых сыпучих материалов.

1. Устройство для измерения влажности сыпучих материалов, содержащее емкостной преобразователь, компенсируюший элемент, исто.- ик переменного напряжения, чувствительный элемент, астатический исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно содержит функциональныи преобразователь, имеюший основной и п корректируюших входов, Il конденсаторов опорных емкостей, пинтеграторов,,источник и постоянных опорных напряжений, синхронный переключатель, имеюший три входа и три группы выходов по и+1 выходов в каж5 дой группе, причем выходы интеграторов подключены к корректируюгцим входам функционального преобразователя, выход последнего подключен к компенсируюшему элементу, а к первому входу синхронного переключателя подключен вход чувствитель10 ного элемента, ко второму входу синхронного переключателя подключен выход чувствительного элемента, а к третьему входу основной вход функционального преобразователя, к первой группе выходов синхронного переключателя подключены емкостной преобразователь и конденсаторы опорных емкостей, ко второй группе выходов синхронного переключателя подключены входы астатического исполнительного органа и интеграторов, а к третьей группе — выходы исполнительного органа и источника п постоянных опорных напряжений.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что компенсирующий элемент выполнен из варикапе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Влагомер зерна ИВЗ.«Приборы и системы управления», 1974, № 9, с. 16.

2. Патент США № 3231814, кл. 324 — 61, 1974 (прототип).