Патент на изобретение №2167413
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ СЫПУЧИХ ВЕЩЕСТВ
(57) Реферат: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности сыпучих веществ. Технический результат – упрощение процесса измерений с повышением точности и производительности измерений. Сущность: устройство содержит приемник-преобразователь влажности, уплотнитель, измерительную электрическую схему. Преобразователь влажности, содержащий три электрода – общий и два внешних, изготовлен в форме прямоугольной емкости из диэлектрического материала, разделенной на три секции: первая и вторая для приема исследуемого вещества, а третья заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью, равной диэлектрической проницаемости исследуемых веществ. Три электрода приемника-преобразователя подключены к мостовой схеме. Электрическая схема содержит последовательно соединенные генератор, мостовую схему, согласующий блок. В схему включены последовательно соединенные узел первичной цифровой обработки, микроконтроллер и индикатор. Вход узла первичной цифровой обработки соединен с выходом согласующего блока. В электрическую схему прибора включен узел температурной компенсаци, выход которого соединен с входом узла первичной цифровой обработки. Все устройство выполнено в одном корпусе, электроды преобразователя сделаны из плоских металлических пластин, элементы электрической схемы собраны на одной плате. Уплотнитель установлен над окном приемника. 1 ил. Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности сыпучих веществ. Известно устройство для оперативных измерений влажности зерна – патент США N 3794911. Опубл. в “Изобретения за рубежом”, N 4, 1974 г. Устройство является емкостным влагомером и содержит корпус, приемник – емкостный преобразователь влажности, измерительную электрическую схему с процессором и регистрацией справочных данных и влажности образца зерна, механизм фиксации веса, насыпанного в приемник зерна, электрическую схему измерения веса и управления работой прибора, электрическую схему для введения поправки за отличие фактической температуры от справочной. Основными недостатками прибора являются сложность конструкции и зависимость точности измерений от веса образца зерна, диэлектрических потерь, температуры, а также то, что устройство сориентировано только на измерение влажности зерна. Для измерения влажности сыпучих веществ известно устройство – патент РФ N 2130606, опубл. 20.05.99 г. в “Бюллетень изобретений и открытий”, N 14 (прототип). Устройство содержит корпус, приемник – преобразователь влажности, уплотнитель, измерительную электрическую схему, блок питания, при этом преобразователь влажности выполнен в форме прямоугольной емкости из диэлектрического материала, с двух сторон ограничен внешними плоскими электродами, разделен общим электродом параллельно двум другим на две равные секции, причем одна из них разделена еще на две секции – вторую и третью, при этом третья секция заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью, равной диэлектрической проницаемости исследуемых на влажность веществ, кроме этого общий электрод установлен ниже верха емкости, а внешние электроды меньших размеров, чем размеры стенок емкости, установлены на уровне его и удалены от дна и боковых поверхностей емкости, уплотнитель установлен над приемником с возможностью освобождения окна приемника, при этом измерительная электрическая схема включает последовательно соединенные генератор, мостовую схему, к которой подключены электроды емкостного преобразователя влажности, дифференциальный усилитель с выпрямлением, усилитель с изменяемым смещением, к выходу которого подключен узел обработки сигнала по уровню, регистратор. Измерение влажности выполняют следующим образом. В зависимости от характера продукта выбирают режим. Ручкой “Уст.0” устанавливают 0. Исследуемое вещество насыпают в приемник выше уровня общего электрода. Со шкалы регистратора снимают влажность в процентах. При повышенной влажности результат измерения корректируют по специальным таблицам. Эти таблицы составлены по результатам ранее выполненных торировочных измерений. У этого устройства есть недостатки. Необходимо выполнять торировочные измерения с веществами, подлежащими анализу, т.к. результат измерений зависит от плотности и других физико-химических свойств веществ. Кроме этого при повышенной влажности нарушается линейность показаний из-за заметного влияния диэлектрических потерь, что также требует торировочных измерений с разными веществами для разной степени увлажненности. Необходимо выбирать режим для конкретных веществ и использовать торировочные таблицы. Вместе с этими недостатками отсутствует возможность температурной компенсации. Все это накладывает ограничения на точность и производительность измерений. Целью настоящего изобретения является упрощение процесса измерений, повышение производительности и точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения влажности сыпучих веществ, содержащем корпус, приемник-преобразователь влажности в форме прямоугольной емкости из диэлектрического материала, с двух сторон ограниченного внешними плоскими электродами, разделенного общим электродом параллельно двум другим на две равные секции, одна из которых разделена на две секции – вторую и третью, при этом третья секция заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью, равной диэлектрической проницаемости исследуемых веществ, общий электрод установлен ниже верха емкости, а внешние электроды имеют меньшие размеры, чем размеры стенок емкости, установлены на уровне общего электрода и удалены от дна и боковых поверхностей емкости, уплотнитель, который установлен над окном приемника с возможностью освобождения окна, электрическую измерительную схему с соединенными последовательно генератором, мостовой схемой, к которой подключены электроды преобразователя, регистратор и блок питания, введен согласующий блок, вход которого соединен с выходами мостовой схемы, а выход соединен с входом регистратора, регистратор выполнен из последовательно соединенных узла первичной цифровой обработки, микроконтроллера и индикатора, кроме этого введен узел температурной компенсации, который составлен из датчика температуры, встроенного в приемник, усилителя, вход которого соединен с датчиком температуры, а выход с входом узла первичной цифровой обработки. В устройство введены согласующий блок, микроконтроллер. Их согласованные функции позволяют выполнить преобразование после мостовой схемы двух аналоговых сигналов в цифровые, произвести арифметико-логические действия и получить однозначный результат без выбора режима, использования торировочных таблиц. Предварительно торировочные испытания выполняются только с одним выбранным базовым веществом или эталонным веществом (образцом) с эквивалентом влажности. Конструкция двухсекционного приемника позволяет использовать различия в физических зависимостях параметров электрических сигналов. Параметры электрических сигналов на выходах мостовой схемы зависят от степени увлажненности и плотности вещества в секциях приемника. При этом влияние влажности в первой секции более заметно, т. к. здесь влияние диэлектрических потерь сказывается больше из-за близости вещества к боковому электроду. Во второй секции более заметно влияние плотности. От плотности зависит величина диэлектрической проницаемости. Влияние диэлектрических потерь резко снижено, т.к. вещество удалено от бокового электрода. Логические заключения и результаты многочисленных опытов подтверждают правомерность формулы  где A и B, A0 и B0 – результаты измерения параметра (амплитуды) электрического сигнала на внешних электродах приемника с исследуемым веществом и базовым или эталонным образцом; к – коэффициент, полученный для базового вещества или эталонного образца с эквивалентом влажности. Согласующий блок состоит из двух аналоговых усилителей с выпрямлением и регулируемым смещением. Этот блок согласует высокие выходные сопротивления мостовой схемы и входные сопротивления узла первичной цифровой обработки. Узел первичной цифровой обработки включает коммутирующий вход и аналого-цифровой преобразователь. Режим работы узла первичной цифровой обработки обеспечивается микроконтроллером. Микроконтроллер включает встроенные устройство памяти и арифметико-логическое устройство. Программа микроконтроллера включает элементы управления узлом первичной цифровой обработки и индикатором, элементы арифметико-логических действий для цифрового решения приведенного алгоритма. Индикатор осуществляет индикацию востребованных сведений, управляется микроконтроллером. Он может быть жидкокристаллическим. Узел температурной компенсации включает датчик температуры и усилитель. Ввод сигнала усилителя в узел первичной цифровой обработки обеспечивается микроконтроллером. Программа контроллера позволяет исправлять результат измерения за отличие фактических температур среды и вещества от исходных. Механическая, аналоговая и цифровая электрические схемы прибора обеспечивают стабильные высокопроизводительные и точные измерения без выбора режима и использования торировочных таблиц. На чертеже показана схема устройства. 1 – приемник-преобразователь влажности. 2, 3 и 4 – первая, вторая и третья секции приемника. 5 – общий электрод. 6 – внешние электроды. 7 – измерительная электрическая схема. 8 – мостовая схема. 9 – генератор. 10 – блок питания. 11 – уплотнитель. 12 – согласующий блок. 13 – узел первичной цифровой обработки. 14 – микроконтроллер. 15 – индикатор. 16 – узел температурной компенсации. Устройство выполнено в одном корпусе. Приемник может быть выполненным как в корпусе, так и отделяемым. Уплотнитель установлен над окном приемника с возможностью освобождения окна. Торирование регистратора выполняют по образцам известной влажности или эталонному образцу с известным эквивалентом влажности. Измерение влажности выполняют следующим образом. Прибор включают в электрическую сеть. Электрическая схема прибора по заданной программе получает вводные данные: уровень сигналов, снятых с боковых электродов при незаполненном приемнике, температурный поправочный коэффициент. Исследуемое вещество насыпают в приемник 1 выше уровня электрода 5. По заданной программе электрическая схема выполняет все арифметико-логические действия для получения результата, включая поправку за температуру образца и окружающей среды. С индикатора снимают влажность исследуемого вещества. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 12.11.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2004
Извещение опубликовано: 10.04.2004
|
||||||||||||||||||||||||||
