Спосіб вимірювання вологості

Спосіб вимірювання вологості, який полягає в тому, що в послідовному колі з ємнісного датчика вологості і зразкового елемента вимірюють напруги на зразковому елементі і ємнісному датчику вологості, який відрізняється тим, що додатково вимірюють напругу на вході послідовного кола з ємнісного датчика вологості і зразкового елемента, а вологість визначають за формулою: Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може використовуватись для визначення вологості матеріалів, наприклад зерна і зернонродуктів. Відомий спосіб визначення вологості шляхом вимірювання фазового зсуву між напругами на зразковому елементі і ємнісному давачі та подальшому визначенні вихідної напруги, пропорційній вологості, реалізований в ємнсному вологомірі (а.с. СССР №734548, кл. G01N 27/22). Недоліком способу є залежність фазового зсуву між напругами на зразковому елементі і ємнісному давачі вологості від нестабільності діелектричних втрат. За прототип обраний спосіб вимірювання вологості, який полягає в тому, що в послідовному колі з ємнісного давача вологості і зразкового елемента вимірюють значення фазового зсуву між напругами на зразковому елементі і давачі, вимірюють напругу на зразковому елементі, що дає можливість визначити ємнісну складову струму матеріалу, пропорційну вологості (А.с. СССР№ 1718089, кл. G01N 27/22,1991). Недоліком вказаного способу є залежність ємнісного струму від нестабільної пористості досліджуваного матеріалу, що зменшує точність вимірювання вологості. В основу винаходу покладена задача зменшення похибки вимірювання вологості за рахунок того, що додатково вимірють напруги на вході послідовного кола з ємнісного давача вологості і зразкового елемента і знаходять відносне значення ємнісної складової струму ємнісного давача вологості, яке не залежить від нестабільних діелектричних втрат і пористості, що призводить до підвищення точності вимірювання вологості. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вимірювання вологості, в якому в послідовному колі з ємнісного давача вологості і зразкового елемента вимірюють напругу на зразковому елементі, додатково вимірюють напругу на вході послідовного кола з ємнісного давача вологості і зразкового елемента, вимірюють напругу на ємнісному давачі вологості і знаходять відносне значення ємнісної складової струму ємнісного давача вологості, яке пропорційне вологості матеріалу та незалежне від нестабільної пористості, за такою формулою: W k IC I k sin arccos U2 U2 з U2 rc 2 U2 U2 з rc , де k - коефіцієнт пропорційності; IC - модуль ємнісної складової струму ємнісного датчика вологості; I - модуль струму через зразковий елемент; U - модуль напруги на вході послідовного кола з ємнісного датчика вологості і зразкового елемента; U з - модуль напруги на зразковому елементі; (19) UA (11) 75700 (13) C2 Urc - модуль напруги на ємнісному датчику вологості. 3 75700 4 елементі і ємнісному давачі вологості. I U W k C k sin arctg , Зміна пористості призведе до зміни ємнісної I 2 U З U rc складової струму ємнісного давача вологості, а це в свою чергу призведе до збільшення похибки де k- коефіцієнт пропорційності; виміру вологості. ІC - модуль ємнісної складової струму Для вирішення поставленої задачі ємнісного давача вологості; пропонується знаходити не ємнісний струм I - модуль струму через зразковий елемент; ємнісного давача вологості, а його відносне знаU - модуль напруги на вході послідовного кола чення, яке не залежне від зміни пористості. з ємнісного давача вологості і зразкового елеменЯк видно з фіг.2 додатково виміряна напруга U та; дозволяє знайти кут φ. UЗ – модуль напруги на зразковому елементі; Urc – модуль напруги на ємнісному давачі U2 U2 U2 З rc . arccos вологості. 2 U2 U2 З rc На фіг. 1 наведена еквівалентна схема послідовного кола з ємнісного давача вологості і Це в свою чергу дозволяє знайти ємнісну чутливого елемента, а на фіг. 2 - його векторна складову струму: діаграма, яка пояснює принцип способу UЗ U2 U2 U2 , З rc IC I sin sin I sin arccos вимірювання. RЗ 2 U2 U2 З rc Спосіб вимірювання полягає в тому, що в послідовному колі, яке складається із зразкового і її відносне значення: опору і ємнісного давача вологості, вимірюють IC U2 U2 U2 З rc , напруги на зразковому елементі і ємнісному давачі sin arccos I 2 U2 U2 вологості, а потім додатково вимірюють напругу на З rc вході послідовного кола з ємнісного давача яке пропорційне вологості: вологості і зразкового елемента. Зміна вологості матеріалу призводить до зміни I U2 U2 U2 З rc W k C k sin arccos довжини векторів ІС та ІR (фіг. 2), тому ці величини I 2 U2 U2 З rc можуть бути інформативними параметрами при вимірюванні вологості. Однак сильна температурАналізуючи вираз для визначення вологості за на залежність ir призводить до того, що ця складодопомогою еквівалентної схеми послідовного кола ва загального струму ємнісного давача вологості з ємнісного давача вологості і зразкового елемензначним чином впливає на похибку вимірювання та і її векторної діаграми, можна зробити висновок, вологості. Незалежною від зміни температури є що точність вимірювання вологості залежить від ємнісна складова струму ємнісного давача точності зразкового резистора (прецезійного аквологості, яка визначається за виразом: тивного опору) RЗ та точності вимірювання напруг. Забезпечення необхідної точності вимірюваної UЗ , IC I sin sin напруги та опору RЗ не є складним завданням, RЗ тому запропонований спосіб дає можливість виде RЗ - опір зразкового елемента; значати вологість з високою точністю. φ - фазовий зсув між напругами на зразковому 2 Комп’ютерна верстка М. Клюкін U2 З U2 rc Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601