Пристрій вимірювання вологості

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения, в частности, к автоматизированным измерителям влажности сыпучих материалов, и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства. Известны конструкции устройств измерения влажности, содержащие в качестве чувствительного элемента катушку индуктивности, электромагнитное поле которой распространяется в исследуемом материале. Как правило, применяются датчики в виде цилиндрической катушки индуктивности, обмотка которой намотана на внешнюю цилиндрическую поверхность каркаса из стекли" или другого твердого диэлектрика (Берлмнер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности. М., Энергия, 1965, с. 117-131]. Анализ технических решений в данной области показывает, что усовершенствования таких устройств направлены как на повышение точности и чувствительности, так и на увеличение быстродействия измерения» Наиболее близким к заявляемому является устройство измерения влажности» содержащее диэлектрический стакан с наполнителем, расположенный в стакане чувствительный элемент в виде катушки индуктивности, состоящей из каркаса и обмотки, и крышку с гермовводом [Лвт, св. СССР , № 549726, кл. G 01 N 27/22 от 20.08.74]. Кроме того, устройство содержит пружину для уплотнения наполнителя, в качестве которого используется ионитовая смола, расположенная между катушкой индуктивности и внутренней стенкой керамического пористого стакана. Находящаяся в почве влага проникает через стенки керамического стакана, поглощается ионитовой смолой и увеличивает проводимость последней, что вызывает уменьшение добротности контура. Таким образом, слой ионитовой смолы играет роль вторичной обмотки трансформатори, подключенной к нагрузке, величина которой определяется проводимостью почвы. Конструкция известного устройства не обеспечивает достаточно высокое быстродействие измерения, так как затрачивается дополнительное время на проникновение через стенки керамического стакана находящейся в исследуемом материале влаги и на поглощение последней ионитовой смолой. В основу создания полезной модели поставлена задача усовершенствования устройства измерения влажности, в котором за счет введения измерительного преобразователя, нового выполнения известных элементов и новых связей между ними обеспечено повышение быстродействия устройства и, следовательно, увеличена оперативность измерения влажности исследуемых материалов. Для этого в известное устройство измерения влажности, содержащее диэлектрический стакан с наполнителем, расположенный в стакане чувствительный элемент в виде катушки индуктивности, со-# стоящей из каркаса и обмотки, и крышку с гермовводом, дополнительно введена плата с измерительным преобразователем, катушка индуктивности при помощи пластмассового наполнителя жестко соединена по всей длине со стаканом, выполненным из влагонепроницаемого материала, плата ς измерительным преобразователем закреплена на каркасе катушки индуктивности, обмотка которой соединена с конденсатором измерительного преобразователя с образованием колебательного контура, и загерметизирована крышкой. Предлагаемая конструкция позволяет реализовать диэлькометрический метод измерения влажности с индуктивным чувствительным элементом на основе явления резонанса в колебательном контуре и изменения его добротности и, таким образом, дает возможность осуществить непосредственную оценку влажности исследуемого материала. На фиг.1 представлена конструкция устройства измерения влажности; на фиг. 2 -его структурная схема. Устройство измерения влажности содержит влагонепроницаемый диэлектрический стакан 1, в центре которого расположена катушка 2 индуктивности, жестко соединенная с ним по всей длине с помощью пластмассового наполнителя 3. Катушка 2 индуктивности состоит из диэлектрического каркаса 4, например, с фланцем 5 в верхней части. На цилиндрическую часть каркаса 4 изолированным проводом намотана обмотка 6. На фланце 5 каркаса 4 укреплена загерметизированная крышкой 7 с гермовводом 8 плата 9 с собранным на ней измерительным преобразователем 10. Через гермоввод 8 пропущен кабель 11, который содержит входные и выходные провода измерительного преобразователя 10 и устройства в целом. Обязательным элементом измерительного преобразователя 10 является конденсатор 12, выводы которого соединены с концами обмотки б катушки 2 индуктивности с образованием колебательного контура. Пример выполнения измерительного преобразователя 10 представлен на фиг. 2. Он содержит конденсатор 12, высокочастотный (ВЧ) автогенератор 13, выпрямитель 14, фильтр 15 низких частот. Конденсатор 12 и катушка 2 индуктивности включены в частотозадающую цепь ВЧ-автогенератора 13, вход которого посредством кабеля 11 связан с источником питания (на чертеже не показан). Концы обмотки 6 катушки 2 индуктиа-ности соединены через последовательно соединенные выпрямитель 14 и фильтр 15 низких частот с выходом измерительного преобразователя 10, который через кабель 11 соединен с устройством индикации (на чертеже не показано). В качестве стакана 1 может быть использована, например, лабораторная, стеклянная-пробирка. В качестве наполнителя использована пластмасса с tg δ= 10 , например, полистирол VII, полиэтилен ВМ. Обмотка 6 катушки 2 индуктивности выполнена изолированным проводом, например, эмалированным по ГОСТ 2778-51. Примером кабеля 11 могут служить такие марки, как ШРО, ШРС, ШТР 3 х 0,75 (ГОСТ 7399-80). Измерительный преобразователь 10 собран из стандартных элементов на плате, например, из текстолита, гетинакса. Устройство измерения влажности работает следующим образом. При подключении к источнику питания (на чертеже не показан) кабеля 11 начинает работать ВЧавтогенератор 13, собранный ' на плате 9 измерительного преобразователя 10, закрепленного на фланце 5 каркаса 4 катушки 2 индуктивности. Под действием переменного напряжения ВЧ-автогёнерато-ра 13 через элементы колебательного контура - конденсатор 12 и обмотку 6 катушки 2 индуктивности, протекает переменный ток, который создает падение напряжения на этих элементах. При этом в контуре устанавливаются вынужденные колебания напряжения, частота которых определяется частотой напряжения ВЧ-автогенератора 13 и параметрами колебательного контура. Для измерения влажности стакан 1 с наполнителем 3, в котором расположена катушка 2 индуктивности, помещается в исследуемый материал, диэлектрическая проницаемость которого меняется в зависимости от его влажности, что приводит к изменению резонансной частоты и добротности колебательного контура, а также изменению падения напряжения на обмотке β катушки 2 индуктивности. Сигнал переменного напряжения поступает в последовательно соединенные выпрямитель 14 и фильтр 15 низких частот,, где преобразуется β постоянное напряжение с выделением его низкочастотной составляющей, характеризующей изменение диэлектрической проницаемости исследуемого материала и как следствие - его влажности. Полученная таким образом низкочастотная составляющая сигнала переменного напряжения, являющаяся выходным сигналом как измерительного преобразователя 10, так и устройства в целом, далее по кабелю 11 через гермоввод 8 крышки 7 поступает на устройство индикации (на чертеже не показано). Таким образом, предлагаемое. устройство является более быстродействующим, по сравнению с известным, и может быть использовано для измерения влажности как стационарных, так и перемещающихся сыпучих материалов.