ЦИФРОВОЙ ПОТОЧНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения влажности твердых материалов, и может быть применена в строительной, горнодобывающей, деревообрабатывающей и пищевой отраслях промышленности.
Известно устройство цифрового поточного измерителя влажности (патент РФ №2397483 МПК, G01N 27/22, опубл. 20.08.2010), содержащего интегратор, подключенный входом к коммутатору, а выходом к компаратору, ключ, соединяющий генератор со счетчиком импульсов, снабженного измерительным преобразователем, представляющим собой конденсаторный датчик, включенным во времязадающую цепь генератора, логическим устройством для управления работой интегратора и счетчика, подключенным первым входом к первому бесконтактному переключателю, вторым входом ко второму бесконтактному переключателю, установленным на торцах измерительного преобразователя, третьим входом к компаратору, а выходом к управляющим входам ключа и коммутатора, к первому и третьему входу которого подключены источники напряжения, а второй и четвертый его входы соединены с землей.
Данное устройство не позволяет компенсировать влияние внешних факторов, а именно температуры на процесс измерения.
Наиболее близким по технической сущности является цифровой поточный измеритель влажности (патент на полезную модель РФ №92193, МПК G01N 27/22, опубл. 10.03.2010), содержащий микроконтроллер, к счетному входу которого подключен генератор, а к одному из портов ввода-вывода цифровой индикатор, конденсаторный датчик, включенный во времязадающую цепь генератора, а также содержащий логический элемент ИЛИ-НЕ, подключенный первым входом к первому бесконтактному переключателю, вторым входом ко второму бесконтактному переключателю, которые установлены на торцах конденсаторного датчика, а выходом ко входу разрешения генерирования генератора и цифровому входу микроконтроллера.
Данное измерительное устройство не позволяет компенсировать влияние внешних факторов на процесс измерения, а именно погрешности, возникающие вследствие влияния температуры.
В связи с этим важнейшей задачей является создание нового устройства для повышения точности результатов измерения, с компенсацией влияния внешних факторов на результат измерения.
Техническим результатом заявленного цифрового измерителя влажности является повышение точности измерения влажности твердых материалов с компенсацией влияния внешних факторов на результат измерения.
Указанный технический результат достигается тем, что цифровой поточный прибор для измерения влажности, содержащий конденсаторный датчик, на торцах которого установлены первый и второй бесконтактные переключатели, логическое устройство, подключенное первым входом к первому бесконтактному переключателю, вторым входом - ко второму бесконтактному переключателю, генератор и цифровой индикатор, дополнительно снабжен вторым генератором, вычислительным устройством, первым и вторым измерителями частоты, соединенными входами с выходами первого и второго генераторов соответственно, а выходами - с вычислительным устройством, соединенным со входом цифрового индикатора, при этом логическое устройство, содержащее логический элемент ИЛИ-НЕ и встроенное реле времени, подключено третьим входом к конденсаторному датчику, а первым и вторым выходами - соответственно ко входам первого и второго генераторов.
Указанное отличие позволяет повысить точность измерения влажности материалов, поскольку цифровой поточный прибор для измерения влажности содержит два генератора с различными частотами импульсов, что дает возможность реализовать принцип многопараметрового метода измерения влажности.
На фиг.1 изображена блок-схема цифрового поточного прибора для измерения влажности.
На фиг.2 представлена временная диаграмма, поясняющая работу цифрового поточного прибора для измерения влажности.
Цифровой поточный прибор для измерения влажности содержит конденсаторный датчик 1, первый бесконтактный переключатель 2 и второй бесконтактный переключатель 3, установленные на торцах конденсаторного датчика 1 по направлению движения образца и служащие для определения положения образца относительно конденсаторного датчика 1, логическое устройство 4, подключенное первым входом к первому бесконтактному переключателю 2, вторым входом ко второму бесконтактному переключателю 3, третьим входом - к конденсаторному датчику 1, первым информационным выходом - к первому генератору 5, вторым информационным выходом - ко второму генератору 6. Выход первого генератора 5 соединен со входом первого измерителя частоты 7, а выход второго генератора 6 соединен со входом второго измерителя частоты 8. Выходы первого измерителя частоты 7 и второго измерителя частоты 8 соединены с вычислительным устройством 9, выход которого соединен с цифровым индикатором 10 и устройством сортировки (на схеме не показано).
1
2
1
Цифровой поточный прибор для измерения влажности работает следующим образом: уровень сигнала, соответствующий логической единице на выходе бесконтактных переключателей 2 и 3 (диаграммы 11 и 12, фиг.2), означает отсутствие образца в конденсаторном датчике 1. В момент времени t образец заполняет первый бесконтактный переключатель 2, и сигнал на выходе первого бесконтактного переключателя 2 становится равным логическому нулю. В момент времени t образец заполняет второй бесконтактный переключатель 3, и сигнал на выходе второго бесконтактного переключателя 3 становится равным логическому нулю. В этот момент происходит следующее: логическое устройство 4, имеющее логику работы ИЛИ-НЕ, подключает конденсаторный датчик 1 во времязадающую цепь первого генератора 5 (диаграмма 13, фиг.2) и запускает первый измеритель частоты 7, частота следования тактовых импульсов которого соответствует незаполненному конденсаторному датчику 1 (диаграмма 15, фиг.2). Частота f, измеренная при помощи первого измерителя частоты 7, связана с емкостью конденсаторного датчика 1 с образцом, которая определяется влажностью образца.
1
2
1
2
В момент времени , где L - длина образца, V - скорость движения образца, логическое устройство 4 отключает первый генератор 5, подключает второй генератор 6 к конденсаторному датчику 1 (диаграмма 14, фиг.2) и запускает второй измеритель частоты 8, частота следования тактовых импульсов которого соответствует незаполненному измерительному преобразователю 1 (диаграмма 16, фиг.2). В памяти вычислительного устройства 9 должна находиться градуировочная характеристика для определения влажности W и W на частотах f и f соответственно. Результирующее значение влажности W находится как линейная комбинация:
1
1
2
2
W=α·W+α·W,
1
2
где α и α - весовые коэффициенты. Измерение влажности материала на разных частотах позволяет компенсировать влияние внешних факторов на результат измерений.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить точность измерения влажности твердых материалов с компенсацией влияния внешних факторов на результат измерения.