Устройство для измерения влажности сыпучих веществ
DEVICE FOR MEASURING MOISTURE CONTENT OF LOOSE SUBSTANCE

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности сыпучих веществ, например, зерна.
Известно устройство для оперативных измерений влажности зерна - патент США №3.794.911, опубл. в «Изобретения за рубежом», №4, 1974 г. Устройство является емкостным влагомером и содержит приемник - емкостный преобразователь влажности, электрическую измерительную схему с процессором и регистрацией справочных данных и влажности образца зерна, механизм фиксации веса образца.
Основным недостатком прибора являются сложность конструкции, зависимость результатов измерений от диэлектрических потерь, активного сопротивления.
Известно устройство для измерения влажности сыпучих веществ - авторское свидетельство №815600, опубл. в «Бюллетень изобретений и открытий», №11, 1981 г. Устройство содержит горизонтальный цилиндрический корпус, прессовое приспособление с поршнем, взвешивающее устройство, емкостный преобразователь влажности - приемник исследуемого вещества, емкостный преобразователь веса, контрольно-измерительную аппаратуру.
Основным недостатком прибора являются сложность конструкции, зависимость результатов измерений от диэлектрических потерь, активного сопротивления.
Известно устройство для измерения влажности сыпучих веществ - Авторское свидетельство №2130606, опубл. 20.05.99, Бюл. №14 (Прототип). Устройство содержит корпус, приемник - емкостный преобразователь влажности, электрическую измерительную схему. Емкостный преобразователь выполнен в форме прямоугольной емкости, с двух сторон ограничен плоскими электродами, разделен общим электродом на две равные секции, причем одна из них разделена еще на две секции, из которых одна заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью, равной диэлектрической проницаемости сухого зерна.
Емкостный преобразователь, он же приемник исследуемого вещества, представляет собой дифференциальный конденсатор. При заполненном сухим веществом приемнике разностная электрическая емкость близка к 0, так как в первой и второй секциях - одно вещество, а диэлектрическая проницаемость в третьей секции близка к проницаемости сухого вещества, влияние диэлектрических потерь и активного сопротивления на боковых активных электродах равное. Емкостная разность характеризует степень увлажненности исследуемого вещества.
Третья секция с постоянной диэлектрической проницаемостью может быть прижата к активному электроду. В этом случае эффективность нейтрализации влияния диэлектрических потерь и активного сопротивления составляет 20-30%. При установке третьей секции к общему электроду эта эффективность увеличивается и практически остается только линейная часть зависимости влияния диэлектрических потерь и активного сопротивления от влажности (Фиг. 1). По горизонтали (см. Фиг. 1) показано отстояние третьей секции от активного электрода в см. Электрический сигнал на активном электроде на первых сантиметрах нелинейно зависит от этого отстояния. Далее нелинейность сглаживается.
Основными недостатками являются неполная нейтрализация влияния диэлектрических потерь и активного сопротивления, а также уменьшение разностного сигнала, что приводит к необходимости дополнительного усиления этого сигнала.
Целью настоящего изобретения является полная нейтрализация влияния диэлектрических потерь и активного сопротивления с повышением точности и производительности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения влажности сыпучих веществ, содержащем корпус, приемник - емкостный преобразователь влажности, состоящий из двух равных секций, общего электрода и двух активных с самостоятельными выводами, измерительную электрическую схему, один из активных электродов разделен на несколько электродов без изменения общей площади.
При такой конструкции сумма измеренных сигналов от отдельных частей разрезанного электрода больше сигнала от целого электрода, а разность зависит от числа разрезов (Фиг. 2). При этом происходит полная нейтрализация влияния диэлектрических потерь и активного сопротивления.
Такой емкостный преобразователь, он же приемник исследуемого вещества, представляет собой дифференциальный конденсатор с равными по площади активными электродами, но не равными электрическими сигналами. Так как влияние диэлектрических потерь и активного сопротивления определяются площадью электродов, в дифференциальной схеме они компенсируются. Вследствие разных емкостных сопротивлений электрический сигнал от целого электрода и сумма электрических сигналов от нарезанных частей другого активного электрода не равны. Сумма электрических сигналов от нарезанных частей больше электрического сигнала от целого электрода, и эта разность увеличивается с увеличением числа разрезов. Здесь сказывается эффект неравных площадей нарезанных частей и целого электрода. Плотности токов нарезанных частей больше, чем на целом электроде. Кроме этого, влияние околоэлектродных емкостей целого электрода и суммарное от нарезанных частей другого электрода тоже не одинаково. Суммарная околоэлектродная емкость больше.
На Фиг. 3 показана схема устройства. 1 - приемник из двух равных секций, 2 - общий электрод, 3 - целый активный электрод, 4 - нарезанные части второго активного электрода, 5 - электрическая измерительная схема. Все устройство выполнено в одном корпусе.
Измерение влажности выполняют следующим образом. Наполняют приемник 1 исследуемым образцом. На входы микроконтроллера измерительной электрической схемы 5 поступают аналоговые сигналы с выводов нарезанных частей 4 и целого электрода 3. Они преобразуются в цифровые сигналы, по заложенной в процессор программе рассчитывается влажность, результат выводится на экран регистратора. Рабочие уравнения для вычисления влажности получены в результате тарировочных измерений и вычислений.