SU1728766A1 - Device for measuring humidity of dielectric materials - Google Patents

Abstract

Использование: измерение влажности материалов. Сущность изобретени : устройство содержит измерительный мост с емкостной измерительной  чейкой, генератор , фазовращатель фазорасщепитель, синхронные детекторы, делитель напр жени . 1 ил.Use: measurement of moisture content of materials. SUMMARY OF THE INVENTION: The device comprises a measuring bridge with a capacitive measuring cell, a generator, a phase splitter, synchronous detectors, a voltage divider. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  дл  измерени  влажности диэлектрических материалов в текстильной, химической, пищевой, строительной област х промышленности, а также в сельском хоз йстве.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the moisture content of dielectric materials in the textile, chemical, food, construction industries, as well as in agriculture.

Известно устройство дл  измерени  влажности диэлектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной  чейкой, датчик массы, наход щийс  в измерительной  чейке, генератор гармонических колебаний, фазовращатель , фазорасщепитель, усилитель/два синхронных детектора, два перемножител , два дифференциальных усилител , источник порогового напр жени  и преобразователь сигналов. Генератор, фазовращатель, фазорасщепитель и управл ющие входы синхронных детекторов соединены последовательно. Выход генератора через последовательно соединенные емкостный измерительный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов. Один перемножитель включен между выходом усилител  и сигнальным входом одного из синхронныхA device for measuring the humidity of dielectric materials is known, comprising a capacitive measuring bridge with a measuring cell, a mass sensor located in the measuring cell, a harmonic oscillator, a phase shifter, a phase splitter, an amplifier / two synchronous detectors, two multipliers, two differential amplifiers, a source of threshold voltage and a signal converter. The generator, phase shifter, phase splitter, and control inputs of synchronous detectors are connected in series. The output of the generator is connected through a series-connected capacitive measuring bridge and an amplifier connected to the signal inputs of synchronous detectors. One multiplier is connected between the amplifier output and the signal input of one of the synchronous

детекторов. К этому перемножителю подключен датчик массы. Один дифференциальный усилитель подключен неинвертирующим входом к выходу второго синхронного детектора, инвертирующим входом к источнику порогового напр жени , а выходом - к входу преобразовател  сигналов. Выход последнего соединен с одним из входов второго перемножител , другой вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора. Второй дифференциальный усилитель подключен инвертирующим входом к выходу второго перемножител , неинвертирующим входом - к выходу первого синхронного детектора , а выход этого усилител   вл етс  выходом устройства.detectors. A mass sensor is connected to this multiplier. One differential amplifier is connected by a noninverting input to the output of the second synchronous detector, an inverting input to the source of the threshold voltage, and an output to the input of the signal converter. The output of the latter is connected to one of the inputs of the second multiplier, the other input of which is connected to the output of the first synchronous detector. The second differential amplifier is connected by an inverting input to the output of the second multiplier, a non-inverting input to the output of the first synchronous detector, and the output of this amplifier is the output of the device.

Недостатком известного устройства  вл етс  сложность, так как в нем имеютс  два независимых канала -основной и корректирующий , содержащие несколько сложных узлов.A disadvantage of the known device is the complexity, since it has two independent channels, the main one and the corrective one, containing several complex nodes.

Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства присохранении точности измерений .The aim of the invention is to simplify the device while maintaining measurement accuracy.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  влажности диэуThe goal is achieved by the fact that the device for measuring humidity

ЁYo

VJVj

ю соyu so

VJVj

О ОOh oh

лектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной  чейкой, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорэсщепи- тель, усилитель, два синхронных детектора, причем генератор, фазовращатель, фазорас- щепитель и управл ющие входы синхронных детекторов соединены последовательно, а выход генератора через последовательно соединенные емкостный измерительный мости усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов, дополнительно содержит делитель напр жений, причем его входы соединены с выходами синхронных детекторов, а выход  вл етс  выходом устройства .Electrical materials containing a capacitive measuring bridge with a measuring cell, harmonic oscillator, phase shifter, phase splitter, amplifier, two synchronous detectors, the generator, phase shifter, phase splitter and control inputs of the synchronous detectors are connected in series, and the generator output is connected through series a capacitive measuring bridge the amplifier is connected to the signal inputs of synchronous detectors, additionally contains a voltage divider, and its inputs are connected The outputs are with the outputs of synchronous detectors, and the output is the output of the device.

Сущность изобретени  состоит в том, что в предлагаемом устройстве вместо канала , в котором осуществл етс  коррекци  сигнала с учетом массы измер емого материала , используетс  делитель напр жений.The essence of the invention is that in the proposed device, instead of the channel in which the signal is corrected with regard to the mass of the material being measured, a voltage divider is used.

8последнем осуществл етс  деление сигналов , пропорциональных приращению реактивной и активной составл ющих импеданса измерительной  чейки, обусловленному введением в нее измер емого материала . Полученное отношение не зависит от массы помещенного в  чейку материала, но сильно зависит от его влажности, что и используют дл  измерени  ее величины. При этом существенно упрощаетс  конструкци  устройства в целом без снижени  точности измерений.8 last is the division of signals proportional to the increment of the reactive and active components of the impedance of the measuring cell, due to the introduction of the measured material into it. The ratio obtained does not depend on the mass of the material placed in the cell, but strongly depends on its humidity, which is used to measure its value. This greatly simplifies the design of the device as a whole without reducing the accuracy of the measurements.

На чертеже показана блок-схема устройства .The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство содеожит генератор 1 синусоидального напр хени , соединенный с его выходом емкостный измерительный мост 2 с измерительной  чейкой 3, усилитель А переменного напр жени , вход которого подключен к выходу емкостного измерительного моста 2, два синхронных детектора 5 и 6, подключенные своими сигнальными входами к выходу усилител  4 переменного напр жени , фазовращатель 7, вход которого подключен к выходу генератора 1, фззорасщепитель 8, вход которого соединен с выходом фазовращател  7, один выход - с управл ющим входом синхронного детектора 5, а другой - с управл ющим входом синхронного детектора б, делительThe device contains a sinusoidal generator 1, connected to its output by a capacitive measuring bridge 2 with measuring cell 3, an alternating voltage amplifier A, whose input is connected to the output of capacitive measuring bridge 2, two synchronous detectors 5 and 6 connected by their signal inputs to the output variable voltage amplifier 4, phase shifter 7, the input of which is connected to the output of the generator 1, fuzzable splitter 8, whose input is connected to the output of the phase shifter 7, one output to the control input of the synchronous detector 5, and the other with control input of synchronous detector b, divider

9напр жений, один вход которого подключен к выходу синхронного детектора 5, другой - к выходу синхронного детектора 6, а выход  вл етс  выходом устройства. Емкостный измерительный мост 2 может быть выполнен по любой известной схеме.There are 9 voltages, one input of which is connected to the output of synchronous detector 5, the other to the output of synchronous detector 6, and the output is the output of the device. Capacitive measuring bridge 2 can be performed by any known scheme.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Сначала производитс  настройка устройства в отсутствие измер емого материала в  чейке 3 так, чтобы на выходе емкостного измерительного моста 2 сигналFirst, the device is set up in the absence of the measured material in cell 3 so that at the output of the capacitive measuring bridge 2 a signal

был равен нулю. Затем измер емый материал помещают в измерительную  чейку 3 и с выхода генератора 1 подают синусоидальное напр жение с частотой ш на вход емкостного измерительного моста 2. С выходаwas equal to zero. Then, the measured material is placed in the measuring cell 3 and, from the output of the generator 1, a sinusoidal voltage with frequency w is fed to the input of the capacitive measuring bridge 2. From the output

генератора 1 синусоидальное напр жение поступает также на вход фазовращател  7 и далее на вход фазорасщепител  8, с выхода которого на управл ющие входы синхронных детекторов 5 и 6 поступают опорныеgenerator 1, a sinusoidal voltage is also fed to the input of the phase shifter 7 and then to the input of the phase splitter 8, from the output of which the control inputs of the synchronous detectors 5 and 6 are fed

напр жени  частоты, отличающиес  по фазе на 90°. При введении исследуемого материала в измерительную  чейку ее импеданс мен етс  и баланс емкостного измерительного моста 2 нарушаетс , в результате чегоvoltage voltages differing in phase by 90 °. When a test material is introduced into the measuring cell, its impedance changes and the balance of the capacitive measuring bridge 2 is disturbed, resulting in

на его выходе по вл етс  сигнал, имеющий две ортогональные компоненты - действительную V и мнимую V . Действительна  компонента пропорциональна величине ц(е - 1) , а мнима  - величине JJE, где ц коэффициент заполнени  измерительной  чейки исследуемым материалом, равным отношению массы материала к его массе в объеме  чейки; Ј - действительна  составл юща  комплексной диэлектрической проницаемости материала; Е ее мнима  составл юща .at its output, a signal appears having two orthogonal components — real V and imaginary V. The actual component is proportional to the value of q (e - 1), and the imaginary component to the value of JJE, where c is the filling cell of the measuring cell with the material under study, equal to the ratio of the mass of the material to its mass in the cell volume; Ј is the actual component of the complex dielectric constant of the material; E her imaginary component.

С выхода емкостного измерительного моста 2 сигнал через усилитель 4 поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 5 и 6, где происходит разделение действительной и мнимой компонент сигнала. В результате на выходе синхронного детектора 5 по вл етс  выпр мленный сигнал V , а на выходе синхронного детектора 6 - вы-1From the output of the capacitive measuring bridge 2, the signal through the amplifier 4 is fed to the signal inputs of synchronous detectors 5 and 6, where the real and imaginary components of the signal are separated. As a result, the rectified signal V appears at the output of the synchronous detector 5, and you-1 at the output of the synchronous detector 6.

пр мленный сигнала - V . В делителе 9 напр жений происходит деление этих сигналов, Полученное отношение Ј/Ј - 1 при фиксированной температуре зависит от влажности диэлектрического материала не зависит от степени заполнени  им измерительной  чейки. По значению этого отношени , использу  гра- дуировочную кривую, сн тую при фиксированной температуре, определ ют влажностьSignal signal - V. In the voltage divider 9, these signals are divided. The resulting ratio Ј / Ј - 1 at a fixed temperature depends on the humidity of the dielectric material and does not depend on the degree of filling of the measuring cell with it. From the value of this ratio, using a calibration curve taken at a fixed temperature, the humidity is determined.

исследуемого диэлектрического материала.investigated dielectric material.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет простыми средствами с достаточной точностью измер ть влажность диэлектрического материала.Thus, the proposed device allows simple means to measure the humidity of a dielectric material with sufficient accuracy.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   Устройство дл  измерени  влажности диэлектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измерительной  чейкой, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорэсщепи- тель, усилитель, два синхронных детектора, причем генератор, фазовращатель, фазорастельный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства, оно дополнительноPhotographic device for measuring the humidity of dielectric materials, containing a capacitive measuring bridge with a measuring cell, a harmonic oscillator, a phase shifter, a phase spreader, an amplifier, two synchronous detectors, and a generator , a phase shifter, a phastation bridge and an amplifier connected to the signal inputs of synchronous detectors, characterized in that, in order to simplify the device, it additionally

щепитель и управл ющие входы синхронных 5 содержит делитель напр жений, причемthe binder and the control inputs of synchronous 5 contain a voltage divider, and

детекторов соединены последовательно, кроме того, выход генератора через последовательно соединенные емкостный измеривходы его соединены с выходами синхронных детекторов, а выход  вл етс  выходом устройства.The detectors are connected in series, in addition, the generator output is connected via series-connected capacitive measuring inputs to the outputs of synchronous detectors, and the output is the output of the device.

Claims (1)

Формула изоб ре тенияClaim Устройство для измерения влажности диэлектрических материалов, содержащее емкостный измерительный мост с измери5 тельной ячейкой, генератор гармонических колебаний, фазовращатель, фазорасщепитель, усилитель, два синхронных детектора, причем генератор, фазовращатель, фазорасщепитель и управляющие входы синхронных 5 детекторов соединены последовательно, кроме того, выход генератора через последовательно соединенные емкостный измери тельный мост и усилитель соединен с сигнальными входами синхронных детекторов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно дополнительно содержит делитель напряжений, причем входы его соединены с выходами синхронных детекторов, а выход является выходом устройства.A device for measuring the moisture content of dielectric materials, which contains a capacitive measuring bridge with a measuring cell, a harmonic oscillation generator, a phase shifter, a phase splitter, an amplifier, two synchronous detectors, the generator, a phase shifter, a phase splitter and the control inputs of synchronous 5 detectors connected in series, in addition, the generator output through a series-connected capacitive measuring bridge and amplifier connected to the signal inputs of synchronous detectors, characterized in that, To simplify the apparatus, it further comprises a voltage divider, with its inputs connected to outputs of the synchronous detectors, and the output is an output device. Составитель А.Мефет Compiled by A. Mefet Редактор В.Петраш Editor V. Petrash Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец Tehred M. Morgenthal Corrector T. Malets Заказ 1404 Тираж ПодписноеOrder 1404 Circulation Subscription ВН14ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5VN14IPI of the State Committee for Inventions and Discoveries under the State Committee for Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, 101 Gagarin St.