УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ЧАЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в пищевой промышленности при оценке влажности чая.
Известно устройство для оценки влажности чая, содержащее замкнутую емкость, предназначенную для размещения исследуемого образца, узел прессования до его однородной плотности и электрические датчики влажности, по усредненным показаниям которых выносят суждение о величине влажности образца (1). Недостатком известного устройства является сложность конструкции, включающей в себя большое количество измерительных элементов.
Наиболее близким к полезной модели является устройство для определения влажности чая, содержащее диэлектрическую емкость, предназначенную для размещения исследуемого образца, неподвижных электродов, соединенных с узлом измерения. Для уплотнения массы образца в заданном объеме использован вибрационный электрод, соединенный с электромагнитом (2).
Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная неопределенностью электрических свойств исследуемого образца из-за неравномерности плотности его структуры, что объясняется отсутствием уплотнения вне электродов, где присутствуют краевые эффекты электрического поля.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является повышение точности измерений.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения влажности чая, содержащем предназначенную для размещения исследуемого образца диэлектрическую емкость, ограничивающую пространство между пластин измерительного конденсатора (2), измерительный конденсатор входит в состав радиорезонансной установки для измерения диэлектрической проницаемости образца, связанной с его влажностью установленной зависимостью, при этом радиорезонансная установка включает в себя генератор электрических колебаний, присоединенный через индикатор резонанса колебательного контура и индуктивный элемент к выводам параллельно соединенных подстроечного и измерительного конденсаторов, причем измерительный конденсатор имеет измерительную шкалу величины расстояния между его пластинами, на одной из которых закреплена диэлектрическая емкость, а вторая, выполненная с
возможностью перемещения внутри диэлектрической емкости, соединена с упором, предназначенным для дискретного сжатия исследуемого образца второй пластиной измерительного конденсатора до фиксации неизменности величины его диэлектрической проницаемости.
На Фиг.1 изображена электрическая схема устройства для измерения влажности чая.
На Фиг.2 представлена конструкция измерительного конденсатора.
Устройство для измерения влажности чая (Фиг.1) содержит установку для измерения диэлектрической проницаемости образца, включающую в себя генератор электрических колебаний 1, присоединенный через индуктивный элемент 2, например, катушку индуктивности, к выводам параллельно соединенных подстроечного 3 и измерительного 4 конденсаторов. Последовательно с индуктивным элементом 2 включен индикатор резонанса колебательного контура 5, в качестве которого использован амперметр. Для размещения исследуемого образца и фиксации его объема использована замкнутая диэлектрическая емкость 6. Емкость 6 может иметь форму открытого стакана либо круговой скобы, замыкающей пространство между пластинами измерительного конденсатора. Для мобильного определения емкости подстроечного конденсатора 3 может быть использована измерительная шкала, градуированная в соответствии с величиной его емкости. Измерительный конденсатор 4 имеет измерительную шкалу, градуированную в соответствии с величиной расстояния между его пластинами, которая может быть выполнена в виде измерительного индикатора 7 (Фиг. 2).
Устройство для определения влажности чая работает следующим образом.
Исследуемый образец чая помещают в диэлектрическую емкость 6 и с помощью упора прижимают одной из пластин, например, верхней. После этого измеряют толщину образца, соответствующую расстоянию между пластинами (d, мм), исходя из которого с помощью радиорезонансного метода измерения, реализуемого установкой, определяют диэлектрическую проницаемость образца.
Работа радиорезонансной установки для измерения диэлектрической проницаемости образца, состоит в том, на фиксированной частоте генератора колебаний 1, например, 50 кГц, с помощью изменения величины емкости подстроечного конденсатора 3 колебательный контур, состоящий из индуктивного элемента 2 и параллельно соединенных подстроечного 3 и измерительного 4 конденсаторов, настраивают в резонанс, при котором фиксируют величину емкости подстроечного конденсатора 3 с образцом (С 3/обр, пкФ). Режим резонанса определяют по максимальному отклонению стрелки амперметра 5. После извлечения образца на той же частоте генератора 1 и при том же расстоянии между пластинами измерительного
конденсатора 4 контур снова настраивают в резонанс, фиксируя при этом величину емкости подстроечного конденсатора 3 без образца (С 3/б, пкФ), после чего величину диэлектрической проницаемости образца (###U1028oбp) определяют по формуле:
обр
###U1028=(С 3/обр.- С 3/б+С4/б)/ С4/б, где
C4/б.=56/d. (пкФ) - емкость измерительного конденсатора 4 без образца.
Затем снова прижимают образец массы чая, сокращая его объем и, естественно, расстояние между пластинами конденсатора 4, и снова определяют соответствующую диэлектрическую проницаемость, в дальнейшем повторяя аналогичные замеры для каждого из дискретно сокращаемых объемов образца (расстояний между пластинами измерительного конденсатора) до фиксации неизменности ее величины. Полученное (неизменное при дальнейшем сокращении расстояния между пластинами) значение диэлектрической проницаемости является ее истинной величиной, по которой в соответствии с ранее составленной калибровочной зависимостью определяют влажность образца чая.
Для построения калибровочной зависимости ###U1028обр=f (W), было исследовано пять образцов одного типа сырья с различной влажностью (W), определенной термогравиметрическим методом, при котором в процессе исследований образец подвергают сушке до постоянной массы, после чего по известным формулам определяют величину влажности (Головтеева А.А., Куцыди Д.А., Санкин Л.Б. «Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха» М., Легкая и пищевая промышленность, 1982 г., с.173-175).
С помощью данной полезной модели определены значения диэлектрической проницаемости, соответствующие влажности каждого из образцов. В результате исследований экспериментально установлена взаимосвязь между величиной диэлектрической проницаемости (###U1028обр) образца чая и его влажностью.
С помощью установленной экспериментально зависимостью можно по величине диэлектрической проницаемости всегда определить влажность образца данного вида сырья, причем чай может быть как рассыпным, так и пакетированным.
Устройство обеспечивает высокую точность измерений благодаря возможности определения истинного значения диэлектрической проницаемости образца, не зависящего от неравномерности плотности его структуры.
Высокая точность и быстрота исследований позволяет сделать вывод о предпочтительности применения данного устройства оценки влажности относительно ранее известных. Устройство может быть использовано при экспресс оценке влажности чая.
Составитель описания: Лычников Д.С.
Источники информации, используемые при составлении описания:
1. WO 96/01987, G01N 1/20, 27/04, 1996 г.
2. SU 543291, G01N 27/22, 1975 г.