Емкостной датчик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»i972378 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.04.81 (21) 3310292/18-25 с присоединением заявки № (23)Приоритет

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 07.11.82 (51)М. Кл.

G 01 5 27/22

Государственный комнтет

СССР по делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК 551.508..7 (088.8) А. Л. Грохольский, В. И. Горшенев, Д. Г. Конев, А. П. Меньшиков, А. A. Москаленко и С. о

Ю О 1 аз . i÷ Щп .- -.А?Ф i

ПА 3;ЩтИ(3

° ц3

Киевский ордена Трудового Красного Зн мени7Е 3цр институт инженеров гражданской авиац и ЛМй f/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в отраслях народного хозяйства для дифференциального анализа диэлектрической структуры исследуемых изделий и вешеств, например для гранулометрического анализа частиц загрязненности сред в химической и нефтеперерабатываюшей промышленности, на всех видах транспорта, в машиностроении для определения степени

1о загрязненности топлив, масел, различных диэлектрических вешеств металлическими и диэлектрическими частицами микронных размеров, для измерений размеров дефектов токопроводяших и ненроводяших нитей.

Известна конструкция конденсатора лля контроля диэлектрических свойств вешеств, пропускаемых по трубопроводу, 20 в котором один из электродов находится внутри трубопровода. что приволит к искажению потока, возникновению паразитных емкостей, при этом сам преобразователь весьма критичен к активной составляюшей проводимости вешества (1 ) .

Известен также бесконтактный емкостный датчик с винтовыми цилиндрическими электродами. Датчик отличает более высокая точность измерения ввилу использования трехконтактной схемы измерения емкости датчика и дополнительного винтового заземленного электрода, расположенного между основными измерительными электродами, который введен для повышения однородности рабочего поля по всей протяженности данного датчика $2 J .

Недостатком устройства является невысокая чувствительность ввиду замыкания силовых линий электрического поля вне трубопровода, а также большая начальная емкость между параллельными измерительными электролами датчика, что наряду с высокой равномерностью пс перечного электрического поля вдоль оси трубопровода не позволяет применять его для дифференциального анализа структур" 78 4 шества, дополнительный заземленный электрод 3 в плоскости, перпендикулярной к трубопроводу, имеет протяженность, при которой ее дальнейшее увеличение не ведет к изменению частичной емкости

С„между электродами 1 и 2, определяемой по вторичному прибору для измерения емкости.

Перемещающаяся по трубопроводу совместно с контролируемым веществом взвешенная частица примесей попадает в продольное электрическое поле малой протяженности вдоль оси датчика, создаваемое высокопотенциальным 1 и низкопотенциальным 2 измерительными электродами в форме прямых колец, и изменяет его. Соответственно изменяется и измеряемая емкость датчика С >, по изменению которой судят. о геометрических размерах проходящей частицы (например, частицы железа). Дополнительный заземленный электрод 3 прерывает электрическое поле между измерительными электродами 1 и 2 в диэлектрике трубопровода и вне трубопровода. Это приводит к полному исчезновению паразитной емкости между измерительными электродами вне трубопровода и, соответственно, к значительному уменьшению начальной емкости датчика. В результате повышается относительная чувствительность измерения частичной емкости С и исключает7 ся погрешность от нестабильности электрического поля вне датчика между его измерительными электродами.

В случае, если датчик работает окруженный внешними экранирующими заземленными узлами, целесообразно or раничить внешние размеры дополнительного заземленного электрода 3 в плоскости, перпендикулярной тр убопр овод у, величиной расстояния до этих узлов, так как при близости указанных размеров поле между измерительными электродами вне датчика будет прерываться достаточно полно, при сохранении весьма малых паразитных емкостей между измерительными электродами и экранируюшими заземленными узлами (ввиду удаленности последних от измерительных электродов), что весьма важно для параметров вторичной измерительной аппаратуры с точки зрения шунтирования трансформаторных плеч моста и входа усилителя рассогласования указанными паразитными емкостями.

Протяженность измерительных электродов 1 и 2 датчика вдоль его оси следует брать не менее размера их диаметра, 3 9723 ных микронеоднородностей потока контролируемых веществ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является емкостный датчик, содержащий высокопотенциальный и низкопотенциальный кольцевые электроды, укрепленные с наружной стороны трубопровода из диэлектрического материала (3 ) .

Недостатком известного емкостного to датчика является то, что он обладает невысокой чувствительностью и помехозащищенностью ввиду замыкания электрического поля между измерительными электродами не только рабочей области (внутри трубы), но и в окружающем пространстве (по диэлектрику трубопровода и вне трубы). Это создает паразитные, по отношению к рабочей, емкости, которые к тому же подвержены влиянию внешних факторов.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в емкостной датчик, содержащий высокопотенциальный и низкопотенциальный прямые кольцевые измерительные электроды, укрепленные с наружной стороны диэлектрического трубопровода, между электродами установлен плоский заземленный электрод с отверстием для прохождения контролируемого вещества, протяженность которого вдоль оси датчика составляет 0,3 внутреннего диаметра измерительных электродов, протяженность которых вдоль оси датчика не менее величины их внутреннего диаметра.

Электрическое поле прерывается между измерительными электродами вне

40 рабочего объема датчика, что приводит, в частности, к исчезновению паразитных емкостей в датчике вне трубы и уменьшению начальной емкости датчика.

На чертеже схематически представлена конструкция предлагаемого емкостного

45 датчика.

Датчик содержит высокопотенциальный

1 и низкопотенциальный 2 измерительные и дополнительный заземленный 3 электроды, укрепленные с наружной стороны цилиндрического трубопровода 4, выполненного из диэлектрического материала, не имеющего активной проводимости. С целью полного исключения влияния емкости между измерительными элек- 55 тродами 1 и 2 вне трубопровода на результат измерения диэлектрических свойств пропускаемого по трубопроводу ве972378 так как в этом случае электрическое поле и емкость датчика не зависят от длины измерительных электродов, а определяются только диаметром электродов и длиной заземленного электрода 3. S

С целью повышения постоянства чувствительности по сечению трубопровода за счет создания более равномерного по сечению датчика продольного измерительного электрического поля длина дополнительного заземленного электрода 3 должна быть равна 0,3 (1/3,3) внутреннего диаметра электродов датчика.

Измерение частичной емкости С 1 предлагаемого датчика производится по трехконтактной схеме, например, при помоши трансформаторных измерительных мостов, позволяюших измерять частичные емкости в системе разнопотенциальных электродов. 20

Использование дополнительного заземленного электрода в предлагаемом первичном измерительном преобразователе приводит. к значительному повышению достоверности измерительной информации, получаемой от датчика, и предъявляет менее жесткие требования к вторичной измерительной аппаратуре по чувствительности к полезному приращению емкости, вызванному прохождением частиц примесей 34 микронных поперечных размеров, особенно на фоне источников больших внешних электромагнитных помех. Датчик позволяет производить как измерение дефектов нитей, геометрических параметров 35 частиц, так и подсчет их количества, с целью изучения степени износа механических трушихся узлов, механизмов и степени загрязнения вешеств, качества изделий.

Формула изобретения

Емкостный датчик, содержаший измерительные высокопотенциальный и низкопотенциальный кольцевые электроды, укрепленные с наружной стороны трубопровода из диэлектрического материала, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, между электродами установлен плоский электрод с отверстием для прохождения контролируемого вешества, протяженность которого вдоль оси датчика составляет 0,3 внутреннего диаметра измерительных электродов, протяженность которых вдоль оси датчика не менее величины их внутреннего диаметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Авторское свидетельство СССР № 661319, кл. Gj 01 I4 27/22, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 523340, кл. 5 01 8 27/22, 1974.

3. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П. В, Новицкого. Л., "Энергия", 1975, с. 376 (прототип), ВНИИПИ 3аказ 8506/34

Тираж 887 Г1одш1сно»

Филиал ППП Патент". г.Ужгород,ул. ГГрогктная, 1