Спосіб надлишкових вимірювань вологості зерна та інших сипких матеріалів

1. Спосіб надлишкових вимірювань вологості зерна та інших сипких матеріалів, оснований на вирівнюванні значень електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості без наявності проб зерна або інших сипких матеріалів при температурі та вологості оточуючого середовища, перетворенні у частоту fx0 електричного сигналу електричної ємності першого або другого сенсора без наявності проб зерна або іншого сипкого матеріалу, вимірюванні та запам'ятовуванні отриманого значення частоти, зміни значень електричних ємностей шляхом введення у перший та другий сенсори вологості проб однорідних та однотипних зернових або інших сипких матеріалів, відповідно, невідомої та відомої за значенням вологості, заданого об'єму та при різних температурах, почерговому перетворенні у частоту електричного сигналу електричної ємності першого та другого сенсорів вологості, вимірюванні частот електричних сигналів, їх запам'ятовуванні з подальшим визначенням вологості досліджуваного зерна або іншого сипкого матеріалу за відомим рівнянням вимірювання, який відрізняється тим, що вимірюють та запам'ятовують температуру першого (Tс1) та другого (Tс2) сенсорів з пробами зерна або іншого сипкого матеріалу з невідомою та нормованою за значенням вологістю, стабілізують температуру другого сенсора до заздалегідь заданого значення, наприклад до Тс2=Тн=20°С, при якій була здійснена підготовка проби з нормованою за значенням вологістю W0, у момент часу рівності зазначених 2 U1 U2 3 значення напруг, а про дійсне значення температур обох проб зерна або інших сипких матеріалів судять за рівняннями величин U U3 Tc1 T0 2 при k п1 , U2 U1 Tc 2 Tн T0 U5 U6 при k п2 , де U5 U4 k п1I0 Rc1 R0 , U3 k п1I0R0 , 4 U 4 k п2I0Rc 2 , 90924 U1 U5 k п1I0Rc1, k п2I0 Rc 2 R0 , U6 k п2I0R0 , U2 k п1I0 Rc1 R0 , U3 k п1I0R0 , Rc1 S't Tc1, U4 k п2I0Rc 2, Rc 2 S't'Tc 2, R0 const U5 k п2I0 Rc 2 R0 , U6 S't Tc1, Rc 2 S't'Tc 2, R0 const T0 k п2I0R0 , Rc1 Винахід відноситься до діелькометричних методів вимірювання вологості зерна та інших сипких матеріалів і може бути використаний для створення високоточних вимірювачів вологості зерна та сипких матеріалів у сільському господарстві, - на елеваторах, у сховищах зерна, у фермерських господарствах, у будівництві, у хімічній промисловості тощо. Відомий спосіб вимірювання вологості зерна та інших сипких речовин (А. с. СССР №1453296, кл. G 01 N 27/22, опуб. 27.01.1989г., Бюл. №3 "Изобретения стран мира"), що заснований на додатковому подрібненні досліджуваного матеріалу, вимірюванні електричної ємності порожнього й заповненого пробою зерна первинного перетворювача (сенсора), з подальшим визначенням вологості проби по різниці результатів двох вимірювань. Недоліком даного способу є додаткові витрати часу на подрібнення матеріалу, що приводить до зниження експресності способу. Крім того, при подрібненні має місце додаткові втрати вологості, що приводить до збільшенню похибки вимірювання. Відомий спосіб не забезпечує виключення впливу зовнішніх дестабілізуючих факторів (температури, вологості повітря, тиску тощо) на параметри функції перетворення вимірювального каналу, що приводить до появи додаткових похибок вимірювання. Механічне зношування первинного перетворювача приводить до зміни його конструктивного параметра, а отже, до зміни крутості перетворення, що, у свою чергу, також збільшує похибку вимірювання. Все це приводить до недостатньої точності вимірювання. Відомий спосіб вимірювання вологості зерна та інших сипких речовин (А. с. СССР №1718089, G01N27/22. Бюл. №9, 1992), який полягає в тому, що в послідовному колі, яке складається з ємнісного датчика вологості та зразкового елементу, вимірюють значення фазового зсуву між напругами на зразковому елементі та на датчику, а з метою підвищення точності вимірювань додатково вимірюють значення напруги на зразковому елементі. Відомий спосіб не дозволяє забезпечити високу точність вимірювання вологості зерна та інших сипких матеріалів. Причинами цього є залежність результатів вимірювання від нестабільності функції перетворення вимірювального каналу. k п1I0Rc1, T0 Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого є спосіб вимірювання вологості зерна та інших сипких речовин (Контроль влажности твердых и сипких материалов /Е.С.Кричевский, А.Г.Волченко, С.С.Галушкин; Под. ред. Е.С.Кричевського. - М.: Энергоатомиздат, 1986. С.12-20 (Влагомер "Нива-1")), оснований на вирівнюванні значень електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості без наявності проб зерна чи інших сипких матеріалів при температурі та вологості оточуючого середовища, перетворенні у частоту fx0 електричного сигналу електричної ємності першого чи другого сенсора без наявності проб зерна чи іншого сипкого матеріалу, вимірюванні та запам'ятовуванні отриманого значення частоти, зміни значень електричних ємностей шляхом введення у перший та другий сенсори вологості проб однорідних та однотипних зернових чи інших сипких матеріалів, відповідно, невідомої та відомої за значенням вологості, заданого об'єму та при різних температурах, почерговому перетворенні у частоту електричного сигналу електричної ємності першого та другого сенсорів вологості, вимірювані частот електричних сигналів, їх запам'ятовуванні з подальшим визначенням вологості досліджуваних зерна чи іншого сипкого матеріалу за відомим рівнянням вимірювання. Відомий спосіб не забезпечує виключення впливу зовнішніх дестабілізуючих факторів (температури, вологості повітря, тиску тощо) на параметри генератора, що приводить до появи додаткових похибок вимірювання. Крім того, на результат вимірювання впливають паразитні ємності монтажу та сенсорів, довгострокова нестабільність частоти генератора та чутливість генератора до температури проби. Всі ці недоліки зменшують точність вимірювання вологості зерна чи інших сипких матеріалів. В основу винаходу покладена задача створення такого способу надлишкових вимірювань вологості зерна та інших сипких матеріалів, у якому, шляхом введення заданої кількості, послідовності та умов виконання операцій забезпечувалося б: високоточне вимірювання як вологості, так й температури проб; виключення на результат вимірювання нестабільності функцій перетворення ємності у частоту електричних сигналів та початкового значення частоти генератора; підвищення точності вимірювання при часовій та температурній нестабільності параметрів функ 5 90924 ції перетворення каналу вимірювання температури; виключення впливу на результат вимірювання зовнішніх дестабілізуючих факторів; приведення результату вимірювання вологості при тій же температурі, що й температура проби з нормованою за значенням вологістю. Поставлена технічна задача вирішується завдяки розробки такого способу надлишкових вимірювань вологості зерна та інших сипких матеріалів, який оснований на вирівнюванні значень електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості без наявності проб зерна чи інших сипких матеріалів при температурі та вологості оточуючого середовища, перетворенні у частоту fx0 електричного сигналу електричної ємності першого чи другого сенсорів та запам'ятовуванні отриманого значення частоти, зміни значень електричних ємностей шляхом введення у перший та другий сенсори вологості проб однорідних та однотипних зернових чи інших сипких матеріалів, відповідно, невідомої та відомої за значенням вологості, заданого об'єму та при різних температурах, почерговому перетворенні у частоту електричного сигналу електричної ємності першого та другого сенсорів вологості, вимірювані частот електричних сигналів, їх запам'ятовуванні з подальшим визначенням вологості досліджуваних зерна чи іншого сипкого матеріалу за відомим рівнянням вимірювання, який від відомих відрізняється тим, що вимірюють та запам'ятовують температуру першого (Тс1) та другого (Тс2) сенсорів з пробами зерна чи іншого сипкого матеріалу з невідомою та нормованою за значенням вологістю, стабілізують температуру другого сенсора на заздалегідь заданому рівні, наприклад до Тс2=Тн=20°С, при якій було здійснено підготовка проби з нормованою за значенням вологістю W0, у момент часу рівності зазначених температур, тобто при {Тс2}={Тн}, вимірюють та запам'ятовують значення частоти fx2 електричного сигналу, після перетворення електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості зерна чи інших сипких матеріалів заданого об'єму у частоти fx1 і fx2 та запам'ятанні отриманих значень, додатково перетворюють у частоту fх3 електричного сигналу сумарну електричну ємність першого та другого сенсорів вологості, вимірюють та запам'ятовують отримане значення частоти, про значення вологості досліджуваної проби зерна чи інших сипких матеріалів при температурі оточуючого середовища, тобто при Тс1=Тсер, судять за рівнянням надлишкових вимірювань fx3 fx0 2 / fx2 fx0 2 0 fx0 , 0 fx3 fx0 2 / fx1 fx0 2 fx0 а про дійсне значення вологості досліджуваної проби зерна чи інших сипких матеріалів, відносно заздалегідь заданого рівня стабілізованої за значенням температури, судять за електронними таблицями відповідності WxTн F Wx , Tн . Wx W0 2. Спосіб за п.1, відрізняється тим, що одночасно з почерговим перетворенням у частоту електричного сигналу електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості, вимірюванням і запа 6 м'ятовуванням частот отриманих електричних сигналів, почергово перетворюють у пропорційні напруги U1, U2 і U3 при коефіцієнті підсилення kп1, та у пропорційні напруги U4, U5 i U6 при коефіцієнті підсилення kп2, відповідно, опір Rc1 першого термочутливого елементу, послідовно з'єднані між собою опори першого (Rc1) термочутливого та третього (R0) термонечутливого елементів, опір R0 третього термонечутливого елементу, опір Rc2 другого термочутливого елементу, послідовно з'єднані між собою опір Rc2 другого термочутливого та опір R0 третього термонечутливого елементів, вимірюють отримані напруги, які пропорційні, відповідно, температурі Тс1 проби першого сенсора з невідомою за значенням вологістю, сумарній температурі Т10 ({T10}={Tc1}+{T0}), "опорній" за значенням температурі Т0, температурі Тс2 другого сенсора, що дорівнює заздалегідь заданій і стабілізованій за значенням температурі ({Тс2}={ТН}) та сумарній температурі T0), запам'ятовують отримані значення напруг, а про дійсне значення температур обох проб зерна чи інших сипких матеріалів судять за рівнянням величин U U3 Tc1 T0 2 при k п1 , U2 U1 Tc 2 Tн де U1 T0 U5 U6 при k п2 , U5 U4 kп1I0Rc1; U2 kп1I0 Rc1 R0 ; U3 kп1I0R0; U4 kп2I0Rc 2; U5 kп2I0 Rc 2 R0 ; U6 S't Tc1; k п2I0R0; S't'Tc 2; a Rc1 Rc 2 R0 const T0 Сутність запропонованого способу вимірювання вологості зерна та інших сипких матеріалів пояснюється структурною схемою вимірювача що наведена на рисунку 1, де 1 - сенсор вологості з пробою зерна чи іншого сипкого матеріалу з невідомою за значенням вологістю; 2 - сенсор вологості з пробою зерна чи іншого сипкого матеріалу з нормованою за значенням вологістю; 3 - конденсатор типу "метелик"; 4 - компенсаційний конденсатор; 5, 6, 7, 8, 9 і 10 - перший, другий, третій, четвертий, п'ятий і шостий автоматичні перемикачі; 11 і 12 - першій та другий термочутливі елементи (терморезистори); 13 - вхідний резистор; 14 термонечутливий елемент (резистор з нормованим за значенням опором); 15 - додатковий резистор; 16 - підсилювач напруги; 17 - джерело стабільного струму; 18 - цифровий вольтметр; 19 перетворювач "ємність-частота"; 20 - цифровий частотомір; 21 - блок управління; 22 - термостат. Сутність запропонованого способу надлишкових вимірювань вологості зерна чи інших сипких матеріалів полягає в наступному. Відомо, що частота електричних сигналів 1 1 1 fx1 2 C xLк k Cx k x sc / lc (1) 1 1 k x c 2 / lc K x де Lк - індуктивність коливального кола генератора; Сх - ємність коливального кола; εх - діелек 7 трична проникність проби; sc - площа ємнісного сенсора; lс - висота ємнісного сенсора чи відстань між електродами, що складають сенсор; νc - об'єм проби; k і K - коефіцієнти пропорційності K k sc / lc , зворотно пропорційна ємності чи діелектричній проникності. Вологість зерна чи сипкого матеріалу залежить від їх вологовмісту при заданій температурі. Діелектрична проникність зерна чи сипкого матеріалу змінюється від їх вологості. Зерно чи сипучий матеріал заданого об'єму, що розміщений між обкладинками конденсатору змінює його ємність. З (1) можна зробити висновок, що діелектрична проникність та ємність пропорційні квадрату частоти: 2 2 2 2 x 1/ K fx , Cx 1/ k fx . Зміна частоти електричних коливань здійснюється за рахунок зміни, зокрема, електричної ємності сенсора. При цьому, основною вимогою перетворення у частоту, наприклад, електричної ємності проби зерна чи іншого сипкого матеріалу є забезпечення постійних значень параметрів νc та lс (див. (1)). Практично це забезпечується шляхом підготовки проби заданого об'єму та відповідних розмірів, яка розташовується у ємності сенсора вологості. Запропонований спосіб надлишкових вимірювань вологості зерна та інших сипких матеріалів оснований на перетворенні у частоту fx0 електричного сигналу електричної ємності першого чи другого сенсора без проб зерна чи іншого сипкого матеріалу, вимірюванні та запам'ятовуванні отриманого значення частоти. Причому, до перетворення здійснюється вирівнювання значень електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості без наявності проб зерна чи інших сипких матеріалів при температурі та вологості оточуючого середовища. Після цього змінюють значення електричних ємностей шляхом введення у перший та другий сенсори вологості проб однорідних та однотипних зернових чи інших сипких матеріалів, відповідно, невідомої та відомої за значенням вологості, заданого об'єму та при різних температурах. Далі почергово перетворюють у частоту електричного сигналу електричні ємності першого та другого сенсорів вологості, вимірюють частоту електричних сигналів, результати вимірювання запам'ятовуванні. Про вологість досліджуваних зерна чи іншого сипкого матеріалу судять за відомим рівнянням вимірювання. Від відомих запропонований спосіб відрізняється тим, що спочатку вимірюють та запам'ятовують температуру першого (Тс1) та другого (Тс2) сенсорів з пробами зерна чи іншого сипкого матеріалу з невідомою та нормованою за значенням вологістю. Це необхідно для того, щоб остаточний результат вимірювання вологості завести до однієї, нормованої за значенням, температури. Дійсно, проба зерна чи іншого сипкого матеріалу може мати різну температуру, а від температури залежіть й вологовміст досліджуваного зерна чи іншого сипкого матеріалу. Температуру другого сенсора стабілізують на заздалегідь заданому рівні, наприклад 90924 8 Тс2=Тн=20°С. Це забезпечується за рахунок термостатування чи термостабілізації самого другого сенсора вологості. Таким чином, згідно з запропонованим способом, спочатку вирівнюють значення електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості без наявності проб зерна чи інших сипких матеріалів при температурі та вологості оточуючого середовища. Слід зазначити, що визначення частоти fx0 здійснюється для подальшого виключення впливу власної ємності сенсорів вологості на остаточний результат вимірювання вологості зерна чи іншого сипкого матеріалу. Крім того, це необхідно для визначення значення ємності сенсорів без проб з метою підбору та визначення ємності додаткового конденсатора, який підключається до кожного сенсора вологості під час вимірювання частоти їх ємностей. Далі перетворюють у частоту fx0 електричного сигналу електричну ємність С0 першого чи другого сенсора без проб зерна чи іншого сипкого матеріалу. Вимірюють та запам'ятовують отримане значення частоти Nx0=fx0∆t0 (2) де ∆t0 - проміжок часу підрахунку у лічильнику кількості імпульсів, що слідують з частотою fx0. Змінюють значення електричних ємностей сенсорів вологості шляхом введення у зазначені сенсори проб однорідних та однотипних зернових чи інших сипких матеріалів, відповідно, невідомої Wx та відомої W0 за значенням вологості, заданого об'єму νc та при температурах Тс1 і Тс2. Тобто у сенсори вологості встановлюють проби досліджуваного зерна чи іншого сипкого матеріалу. Перетворюють електричні ємності першого та другого сенсорів вологості зерна чи іншого сипкого матеріалу у частоти fxl і fх2 Вимірюють та запам'ятовують отримані значення частот: Nx1=fx1∆t0 (3) ' N x2=fx2(Тс2)∆t0 (4) Змінюють температуру Тс2 другого сенсора до заздалегідь заданій і стабілізованій за значенням температурі Тн, при якій було здійснено підготовка проби з нормованою за значенням вологістю W0. У момент часу рівності зазначених температур, тобто при {Тс2}={Тн}, вимірюють та запам'ятовують значення частоти fх2(Тн)=fх2 електричного сигналу, при якій ураховувалася б й подвійна початкова електрична ємність сенсора вологості: Nx2=fx2∆t0 (5) Після цього у частоту fх3 електричного сигналу додатково перетворюють сумарну електричну ємність першого та другого сенсорів вологості. Вимірюють та запам'ятовують отримане значення частоти Nx3=fx3∆t0 (6) при якій ураховувалася б й подвійна початкова електрична ємність сенсора вологості. Про значення вологості досліджуваної проби зерна чи інших сипких матеріалів при температурі оточуючого середовища, тобто при {Тс1}={Tсер}, судять за рівнянням числових значень 9 NWx W0 Nx3 Nx0 2 90924 / Nx2 Nx0 2 2 1 2 (7) Nx3 Nx0 / Nx1 Nx0 1 що відповідає рівнянню надлишкових вимірювань Wx W0 fx3 fx0 2 2 / fx2 fx0 2 2 0 fx0 0 fx3 fx0 / fx1 fx0 fx0 Запропонований за п.1 спосіб від відомих відрізняється ще тим, що одночасно з почерговим перетворенням у частоту електричного сигналу електричних ємностей першого та другого сенсорів вологості, вимірюванням і запам'ятовуванням частот отриманих електричних сигналів, почергово перетворюють у пропорційні напруги U1, U2 і U3, при коефіцієнті підсилення kп1, у пропорційні напруги U4, U5 і U6,- при коефіцієнті підсилення kп2, відповідно, опір Rc1 першого термочутливого елементу, послідовно з'єднані між собою опори першого (Rc1) термочутливого та третього (R0) термонечутливого елементів, опір R0 третього термонечутливого елементу (резистора), опір Rc2 другого термочутливого елементу, послідовно з'єднані між собою опір Rc2 другого термочутливого та опір R0 термонечутливого елементів. Слід зазначити, що вимірювання температури першого і другого сенсорів здійснюється першим та другим термочутливими елементами (терморезисторами), які мають лінійну залежність опору від температури, але різну чутливість, тобто Rc1=S'tTc1, a Rc2=S''tTc2, де S't - крутість перетворення температури Тс1 у опір для першого термочутливого елементу; S''t - крутість перетворення температури Тс2 у опір для другого термочутливого елементу. Тому, для виключення впливу різних значень чутливості чи крутості перетворення на результати вимірювання температури, у пропорційні напруги U1, U2, U3 і U4, U5, U6 перетворюють опори двох термочутливих та одного термонечутливого елементів при коефіцієнтах підсилення kп1 і kп2 відповідно. Спочатку, при у напругу U1 kп1I0 Rc1 r0 (8) де I0 - стабільний за значенням струм через електричне коло, в якому термочутливий елемент з опором Rc1 пропорційний температурі Tс1 першого сенсора вологості; kп1 - коефіцієнт підсилення падіння напруги на опорі Rc1; r0 - неінформативний опір кола (опір з'єднувальних провідників тощо), перетворюють опір першого (Rc1) термочутливого елементу та неінформативний опір r0 частотозадаючого електричного кола. Отриману напругу (8) вимірюють та запам'ятовують. Після цього у напругу U2 kп1I0 Rc1 R0 r0 (9) перетворюють опори Rc1 і R0 ({Ro}=const≡{T0}) термочутливого та термонечутливого елементів та неінформативний опір r0 електричного кола. Далі у напругу U3 kп1I0 R0 r0 (10) перетворюють опір R0 термонечутливого елементу та неінформативний опір r0 електричного кола. 10 Отримані напруги U1 (8), U2 (9) і U3 (10) пропорційні, відповідно, температурі Tс1 проби першого сенсора з невідомою за значенням вологістю, сумарній температурі T10 ({T10}={Tc1}+{T0}) та "опорній" за значенням температурі Т0. За результатами проміжних вимірювань опорів судять про дійсне значення температури проби зерна чи іншого сипкого матеріалу з невідомою за значенням вологістю за рівнянням величин U U3 Tc1 T0 2 (11) U2 U1 Далі, згідно з запропонованим способом, вимірюють температуру другого сенсора вологості з нормованою за значенням вологістю пробою. У напругу U4 kп2I0 Rc 2 r0 (12) де I0 - стабільний за значенням струм через електричне коло, в якому термочутливий елемент з опором Rc1 пропорційний температурі Tс1 першого сенсора вологості; kп2 - коефіцієнт підсилення падіння напруги на опорі Rc2, перетворюють опір другого (Rc2 ) термочутливого елементу та неінформативний опірr0 частотозадаючого кола. Отриману напругу (12) вимірюють та запам'ятовують. Далі у напругу U5 kп2I0 Rc 2 R0 r0 (13) перетворюють опори Rc2 і R0 термочутливого та термонечутливого елементів та неінформативний опірr0 кола. Після цього у напругу U6 kп2I0 R0 r0 (14) перетворюють опір R0 термонечутливого елементу та неінформативний опір r0 електричного кола. Отримані напруги U4 (l2), U5 (13) і U6 (14) пропорційні, відповідно, температурі Tс2 проби першого сенсора з відомою і нормованою за значенням вологістю, сумарній температурі Т20 ({T20}={Tc2}+{T0}) та "опорній" за значенням температурі T0. За результатами проміжних вимірювань опорів судять про дійсне значення температури проби зерна чи іншого сипкого матеріалу з відомою за значенням вологістю за рівнянням величин U U6 Tc 2 Tн T0 5 (15) U5 U4 Про дійсне значення вологості досліджуваної проби зерна чи інших сипких матеріалів відносно стабілізованій за значенням температурі (15), при якій виготовлялась проба зерна чи інших сипких матеріалів, судять за електронними таблицями відповідності WxT0 F Wx , T0 Як видно з отриманих аналітичних виразів (7), (11) і (15), при виконанні операції віднімання зменшуються чи виключаються адитивні складові похибки вимірювання. При виконанні операції ділення зменшуються чи зовсім виключаються мультиплікативні складові похибки визначення вологості проб зерна чи іншого сипкого матеріалу та їх температур. Таким чином, запропонований спосіб надлишкових вимірювань вологості зерна чи інших сипких 11 матеріалів забезпечує підвищення точності вимірювання. На рисунку наведена функціональна схема цифрового вимірювача вологості, що пояснює сутність зазначеного способу вимірювання. Робота даного діелькометричного вимірювача вологості сипких речовин реалізована наступним чином, і складається з трьох тактів вимірювання і четвертого такту обробки результатів. Після ввімкнення живлення всі функціональні блоки встановлюються в вихідний стан. Автоматичні перемикачі 5, 6, 7, 8, 9 і 10 встановлюються у положення, показане на рисунку. Відлікові пристрої цифрового вольтметру 18 і цифрового частотоміра 20 показують нулі. Слід зазначити, що сенсори 1 чи 2 з електричною ємністю Сє до частотозадаючого кола генератора 19 підключаються почергово за допомогою автоматичного перемикача 5. За допомогою автоматичного перемикача 7 до цього кола додатково підключається ще й електрична ємність 4, яка вибирається рівною за значенням ємності сенсора вологості, тобто Сє. Спочатку здійснюється вирівнювання електричних ємностей сенсорів 1 і 2 без наявності проб шляхом повороту ручки (ротора) рухомого електроду конденсатору 3 (типу "метелик") (див. рисунок). Для цього, по команді з блока управління 21, почергово змінюють положення автоматичного перемикача 5 і контролюють частоту електричного сигналу генератора 19 за допомогою цифрового частотоміру 20. У момент часу досягнення однакових показань цифрового частотоміру фіксують положення ротора конденсатора 3 і фіксують (запам’ятовують) значення (2) частоти fx0 вихідного сигналу генератора 19. Після цього у ємності сенсорів 1 і 2 встановлюють проби зерна чи іншого сипкого матеріалу з невідомою та відомою за значенням вологістю і температурою. У сенсорі вологості 1 встановлюється температура оточуючого середовища, тобто {Tс1}={Тсер}. По команді з блоку управління 21 за допомогою термостату 22 температуру сенсора 2 з пробою, що має нормовану за значенням вологість, встановлюють рівною температурі створення цієї проби і встановлення нормованої за значенням вологості, тобто {Тс2}={Тн}. Контроль за температурою першого та другого сенсорів 1 і 2 здійснюється за допомогою першого та другого термочутливих елементів (резисторів 11 і 12). За допомогою термочутливих елементів 11 і 12 температура сенсорів 1 і 2 перетворюється у відповідні напруги. Останні вимірюються за допомогою цифрового вольтметру 18. Про дійсні значення температури судять за рівнянням вимірювань 8 і 9. Після встановлення заданої температури всередині термостату 2 з сенсором 2 і термочутливим резистором 12, почергово підключають сенсорі вологості 1 і 2 різної температури до генератора 19. Оскільки вихід генератора 19 підключений до цифрового частотоміра 20, то за допомогою останнього здійснюється вимірювання частоти вихідного електричного сигналу генератора 19 при різних положеннях автоматичних перемикачів 5, 6 90924 12 і 7. Це обумовлено реалізованим методом надлишкових вимірювань. У першому такті вимірюється частота fх1 електричного сигналу генератора 19 , який формується при підключенні до нього сенсора 1 вологості за допомогою автоматичного перемикачів 5 і 7 (при їх положеннях, що показані на рисунку). Результат (3) вимірювання зазначеної частоти запам'ятовується. У другому такті вимірюється частота fх2 електричного сигналу генератора 19 , який формується при підключенні до нього сенсора 2 вологості. Це здійснюється по команді з блоку управління 21 шляхом зміни положення автоматичного перемикача 5 на протилежне. Результат (5) вимірювання зазначеної частоти також запам'ятовується. У третьому такті вимірюється частота fх3 електричного сигналу генератора 19 , який формується при підключенні до нього першого і другого сенсорів 1 і 2 вологості. Це здійснюється по команді з блоку управління 21 шляхом встановлення автоматичного перемикача 5 у положення, що протилежне показаному на рисунку, а автоматичного перемикача 6 - на протилежне показаному на рисунку. Результат (6) вимірювання зазначеної частоти запам'ятовується. В четвертому такті відбувається обробка результатів проміжних вимірювань отриманих значень частот електричних сигналів генератора 19 згідно з рівнянням числових значень (7). В результаті отримують дійсне значення вологості проби зерна чи іншого сипкого матеріалу. Одночасно з вимірюванням частоти здійснюється вимірювання температури сенсорів 1 і 2 методом надлишкових вимірювань. Причому за час вимірювання дійсного значення вологості проби зерна чи іншого сипкого матеріалу, що дорівнює одному циклу вимірювань, здійснюється вимірювання опорів двох термочутливих і одного термонечутливого елементів (резисторів 11, 12 і 13) при різних значення коефіцієнту kп підсилення підсилювача 16 напруги, з наступним визначенням, за результатами вимірювань опорів, температури обох сенсорів вологості. Для перемикання термочутливих і термонечутливих елементів використовуються автоматичні перемикачі 8, 9 і 10. Спочатку, у першому такті вимірювання температури сенсору 1, по команді з блоку управління 21, автоматичні перемикачі 8, 9 і 10 встановлюються у положення, що показане на рисунку. В результаті через послідовно з'єднані між собою опори додаткового резистору 15, замкненого автоматичного перемикача 9, термочутливого елементу 11, що розміщений у сенсорі 1 вологості, автоматичних перемикачів 8 і 10 потече стабілізований за значенням струм від джерела 17 стабільного струму. В результаті на опорі, що складається з послідовно з'єднаних між собою опорів термочутливого елементу 11, замкнених автоматичних перемикачів 8, 9 і 10 та з'єднувальних провідників, здійснюється падіння напруги, яка, за допомогою підсилювача 16, підсилюється у задане число kп1 разів. Отримана напруга U1 (8), що містить інформацію про температуру Tс1 проби пер 13 90924 шого сенсора, вимірюється за допомогою цифрового вольтметру 18 та запам'ятовується. У другому такті вимірювання, по команді з блоку управління 21, автоматичний перемикач 8 встановлюється у положення, що протилежне показаному на рисунку. В результаті струм потече через послідовно з'єднані між собою опори додаткового резистору 15, замкнених автоматичних перемикачів 8, 9 і 10, а також термочутливого елементу 11. На вхід підсилювача 16 поступить напруга, що отримана за рахунок падіння струму на опорі, що складається з послідовно з'єднаних між собою опорів термочутливого елементу 11, замкнутих автоматичних перемикачів 8, 9 і 10 та з'єднувальних провідників. Зазначена напруга за допомогою підсилювача 16, підсилюється у kп1 раз. Отримана напруга U2 (9), що містить інформацію про сумарну температуру T10 ({T10}={Tc1}+{T0}), що дорівнює сумі температур Tс1 проби першого сенсора 1 і температурі Т0 термонечутливого елементу (резистора) 14, вимірюється за допомогою цифрового вольтметру 18 та запам'ятовується. У третьому такті вимірювання, по команді з блоку управління 21, автоматичні перемикачі 8 і 9 встановлюються у положення, протилежне показаному на рисунку. В результаті через опор термонечутливого елементу 14 та опорі замкнених автоматичних перемикачів 8, 9 і 10 та з'єднувальних провідників потече стабілізований за значенням струм від джерела 17 стабільного струму. В результаті на опорі, що складається з послідовно з'єднаних між собою опорів термонечутливого елементу 14, замкнених автоматичних перемикачів 8, 9 і 10 та з'єднувальних провідників, здійснюється падіння напруги, яка за допомогою підсилювача 16 також підсилюється у задане число kп1 разів. Отримана напруга U3 (10), що містить інформацію про опорну за значенням температуру То, вимірюється за допомогою цифрового вольтметру 18 та запам'ятовується. Про дійсне значення температури Tс1 проби у сенсорі 1 з судять за рівнянням надлишкових вимірювань (11). Аналогічно визначається температура Тс2 сенсора з нормованою за значенням вологості пробою. Оскільки чутливості лінійного перетворення температури у опір неідентичні за значенням, тобто Rс1=S'tTcl, a Rc2=S''tTc2, то визначення температури Тс2 здійснюється при значенні коефіцієнта підсилення підсилювача 16 рівному kп2. Причому значення коефіцієнту kп2 вибирається таким, щоб напруги, що вимірюються за допомогою цифрового вольтметру 18, тобто де U1 kп1I0 Rc1 r0 kп1S't1I0 Tc1 T0 kп1I0 S't1Tc1 r0 StI0 Tc1 (16) T0 і U4 kп2I0 Rc 2 r0 kп2S't 2I0 Tc 2 T0 kп2I0 S't 2Tc 2 r0 StI0 Tc 2 (17) T0 мали однакову чутливість до вимірювальних температур, тобто, щоб kп1S't1 kп12S't2 St 14 У першому такті вимірювання температури сенсору 2, по команді з блоку управління 21, автоматичні перемикачі 9 і 10 встановлюються у положення, протилежні показаному на рисунку. В результаті через послідовно з'єднані між собою опори додаткового резистору 15, замкненого (у іншому стані, ніж показано на рисунку) автоматичного перемикача 9, термочутливого елементу 12, що розміщений у сенсорі 2 вологості, автоматичного перемикача 8 (і іншому стані) та з'єднувальних провідників потече стабілізований за значенням струм від джерела 17 стабільного струму. В результаті на опорі, що складається з послідовно з'єднаних між собою опорів термочутливого елементу 12, замкнених автоматичних перемикачів 8, 9 і 10 та з'єднувальних провідників, здійснюється падіння напруги, яка, за допомогою підсилювача 16, підсилюється у kп2 рази. Отримана напруга U4(12), що містить інформацію про температуру Тс2 проби першого сенсора, вимірюється за допомогою цифрового вольтметру 18 та запам'ятовується. У другому такті вимірювання, по команді з блоку управління 21, автоматичний перемикач 8 також встановлюється у положення, протилежне показаному на рисунку. В результаті струм вже потече через послідовно з'єднані між собою опори додаткового резистору 15, замкненого автоматичного перемикача 9 (що знаходиться у протилежному стані, ніж показано на рисунку), термочутливого елементу 12, автоматичних перемикачів 10 і 8 та з'єднувальних провідників. На вхід підсилювача 16 поступить напруга, що отримана за рахунок падіння струму на опорі, що складається з послідовно з'єднаних між собою опорів термочутливого елементу 12, термонечутливого елементу 14, замкнутих автоматичних перемикачів 8, 9 і 10 та з'єднувальних провідників. Зазначена напруга за допомогою підсилювача 16, підсилюється у kп2 рази. Отримана напруга U5 (13), що містить інформацію про сумарну температуру T20 ({T20}={Tc2}+{T0}), що дорівнює сумі температур Тс2 проби першого сенсора 1 і температури T0 термонечутливого елементу (резистора) 14, вимірюється за допомогою цифрового вольтметру 18 та запам'ятовується. У третьому такті вимірювання, по команді з блоку управління 21, автоматичний перемикач 10 встановлюються у положення, показане на рисунку. В результаті через послідовно з'єднані між собою опори додаткового резистору 15, замкнених автоматичних перемикачів 8, 9 і 10, з'єднувальних провідників та термонечутливого елементу 14 потече стабілізований за значенням струм від джерела 17 стабільного струму. В результаті на опорі, що складається з послідовно з'єднаних між собою опорів термонечутливого елементу 14, замкнених автоматичних перемикачів 8, 9 і 10 та з'єднувальних провідників, здійснюється падіння напруги, яка, за допомогою підсилювача 16 також підсилюється у задане число ка1 разів. Отримана напруга U6 (14), що містить інформацію про опорну за значенням температуру То, вимірюється за допомо 15 90924 гою цифрового вольтметру 18 та запам'ятовується. Про дійсне значення температури Тс2 проби у сенсорі 2 з судять за рівнянням надлишкових вимірювань (15). За отриманими значеннями температур Tс1 і Тс2 ({Тс2}={Тн}) корегують значення вологості Wx зерна чи іншого сипкого матеріалу за електронниWxTн F Wx , Tн . ми таблицями відповідності Тобто значення вологості досліджуваної проби зерна чи інших сипких матеріалів, отримане при температурі оточуючого середовища Тсер ({Тсер}={Тс1}), приводиться до значення, що відповідає температурі Tн підготовки проби з нормованою за значенням вологістю W0. Таким чином, запропонований спосіб надлишкових вимірювань вологості зерна чи інших сипких Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 16 матеріалів забезпечує вирішення поставленої технічної задачі, тобто забезпечує високоточне вимірювання як вологості, так й температури проб, виключення на результат вимірювання нестабільності функцій перетворення ємності у частоту електричних сигналів та початкового значення частоти генератора, підвищення точності вимірювання температури при часовій та температурній нестабільності параметрів функції перетворення каналу вимірювання температури, виключення впливу на результат вимірювання зовнішніх дестабілізуючих факторів, опорів автоматичних перемикачів та з'єднувальних провідників, приведення результату вимірювання вологості при тій же температурі, що й температура проби з нормованою за значенням вологістю. 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