SU1689833A1 - Устройство дл измерени влажности почвы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению, а именно к диэльно- метрическим средствам измерени  влажности дисперсных материалов, и может найти применение во многих област х народного хоз йства. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений устройства дл  измерени  влажности. Устройство реализовано по схеме двухчастот- ного метода, когда поочередно производ тс  излучени  на двух фиксированных частотах..Измерительна  схема осуществл ет фазовое балансирование при последовательной коммутации частот. Напр жение выходного сигнала, полученное на большей частоте, вычитаетс  из напр жени  сигнала, полученного на меньшей частоте , а разность этих напр жений делитс  на напр жение, полученное при измерении на большей частоте. Эффект повышени  точности достигаетс  за счет автоматической компенсации возмущающих факторов - температуры, солесодержани , плотности и структуры материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к автоматическому приборостроению, а именно к диэль- нометрическим средствам измерени  влажности дисперсных материалов, и может найти применение во многих област х народного хоз йства.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - блок-схема измерительного многополюсника.

Устройство дл  измерени  влажности почвы (фиг. 1) содержит два генератора 1 и 2 гармонических колебаний, первый 3 иизто- рой 4 управл емые ключи, усилитель 5 переменного тока, измерительный многополюсник 6, модул тор 7, блок 8 управлени , третий 9 и четвертый 10 управл емые ключи.

амплитудный детектор 11, ключевую схему 12, схему 13 совпадени , п тый управл емый ключ 14, интегратор 15, сумматор 16, первый блок 17 делени , шестой управл емый ключ 18, второй интегратор 19, второй блок 20 делени , дифференциальный усилитель 21, источник 22 опорного напр жени  и индикатор 23.

Первый вход измерительного многополюсника 6 соединен с последовательно соединенными амплитудным детектором 11, ключевой схемой 12 и схемой 13 совпадени , второй вход которой подключен к выходу модул тора 7, второй выход которого соединен с вторым входом измерительного многополюсника 6, третий вход которого соединен с выходом интегратора 15. Выходы генераторов 1 и 2 через первый 3 и второй 4

КПН1ЧИ OIHUHO; Р) it( i Mf)il)llf) lfJHN I

усилители 5 перомрмиою тока выходы з мерительною многополюсника 6 через третий 9 и четвертый 10 ключи соединены с нулевой шиной устройства. Выход схемы 13 совпадени  через последовательно соединенные п тый ключ 14, интегратор 15, сумматор 16 и блок 17 делени  соединен с индикатором 23. Второй выход схемы 13 совпадени  через последовательно соединенные шестой ключ 18, второй интеграт эр 19 и второй блок 20 делени  подсоединен к первому входу дифференциального усилител  21, к второму входу которого подключен источник 22 опорного напр жени , а выход дифференциального усилител  21 подсоединен к управл ющим входам блоков 17 и 20 делени , выход второго интегратора 19 подключен к третьему входу измерительного многополюсника 6 и второму входу сумматора 16, третий выход модул тора 7 соединен с входом блока 8 управлени , первый выход которого соединен с управл ющими входами первого 3, третьего 9 и п того 14 ключей, а второй выход - с управл ющими входами второго 4, четвертого 10 и шестого 18 ключей.

Измерительный многополюсник б (фиг.2) содержит емкостный датчик 24, модулирующий двухполюсный элемент 2Е и первый 26 и второй 27 управл емые резонансные элементы. Первые выводы емкостного датчика 24, модулирующего двухполюсного элемента 25 и первого 25 и второго 27 управл емых резонансных зпе- ментов объединены и подключены к клейме первого входа измерительного многополюсника 6, Управл ющие входы модулирующего двухполюсного элемента 25, первэго 26 и второго 27 управл емых резонансных элементов  вл ютс  соответственно ETQ- рым, третьим и четвертыми входами измерительного многополюсника 6. Вторые выводы первого 26 и второго 27 управл емых резонансных элементов  вл ютс  выходами измерительного многополюсник 6. Вторые выводы емкостного датчика 24 и управл емого модулирующего двухполюсного элемента 25 соединены с нулевой шиной устройства .

Устройство работает следующим образом .

Напр жение с генераторов 1 и 2 через управл емые ключи 3 и 4 и усилитель 5 поочередно поступает на измерительный многополюсник 6, состо щий из емкостного датчика 24, модулирующего элемента i5 и управл емых резонансных элементов 16 и 27, которые подключаютс  к измерительному многополюснику с помощью управп ем i - . к 11 1 г Г.И ,1 и .ч v п i f о фиг

у ПГ )1 Г| -1Ю ИМ 1уН,(.П,М М М П рЧ -Т Н ИР М OI

Ьлок  В,синхронизирована.

При срабатывании электронного ключа 3, который подключает к измерительному многополюснику генератор 1, одновременно срабатывает и электронный ключ 9, подключа  к измерительному многополюснику резонасный элемент 26. Аналогично, с по- 0 мощью ключей 4 и 10. коммутируютс  второй генератор 2 и второй управл емый резонансный элемент 27. Таким образом реализуютс  два идентичных кан ла измерени , работающих на двух разных 5 фиксированных частотах, На модулирующий элемент 25 подаетс  импульсное напр жение с модул тора 7, который  вл етс  также задающим генератором дл  блока 8 управлени  ключами. При равенстве реак- 0 тивных проводимостей измерительного многополюсника высокочастотное напр жение , снимаемое с него, немодулировано и сигнал на выходе амплитудного детектора 11 равен нулю, При изменении влажности 5 емкостна  составл юща  полной проводимости датчика 24 измен етс , равновесие схемы нарушаетс , на выходе детектора 11 по вл етс  импульсное напр жение фазы, соответствующей изменению влажности. 0 Это напр жение подаетс  на вход ключевой схемы 12, выполненной, например, на операционном усилителе. Ключева  схема 12 формирует импульсное напр жение, которое подаетс  на один вход схемы 13 совпа- 5 дени , к второму входу схемы совпадени  подключен модул тор 7. При совпадении фаз входных сигналов на выходе схемы совпадени  формируетс  импульсное напр жение , при несовпадении - посто нный 0 положительный уровень. Сигнал схемы совпадени  через управл емые ключи 14 и 18 поступает соответственно на входы интеграторов 15 и 19. Управл емые ключи 14 и 18 также управл ютс  блоком 8, причем ключ 5 14 срабатывает одновременно с ключами 3 и 9, а ключ 18 - одновременно с ключами 4 и 10. При увеличении емкости датчика 24 (увеличение влажности) на вход интеграторов подаетс  посто нный положительный 0 уровень и напр жение на их выходах растет, Это напр жение прикладываетс  к резонансным элементам 26 и 27, их емкости уменьшаютс  до величины, соответствующей равновесию схемы. При уменьшении емко- 5 сти датчика 24 (уменьшение влажности) на вход интеграторов поступает разнопол р- кое импульсное напр жение, их выходной потенциал уменьшаетс , емкости резонансных элементов увеличиваютс  до величины, соответствующей равновесию схемы.

Гаким. OpaioM, СХ.РМЯ всегда находитс  в режиме динамическою равновеси , а выходные напр жени  интеграторов 1-5 и 19 служат мерой истинной емкости датчика 24 и, соответственно, измер емой влажности. Работоспособность описанной части схемы обеспечиваетс , если длительность tn импульсов напр жений V/ и Vy , которые управл ют работой ключей, не менее чем на пор док больше длительности tM импульсов модул тора .7 и не менее чем на пор док меньше посто нной т времени интеграторов 15 и 19, т.е. tM « tn т.

Выходное напр жение первого интегратора 15 подаетс  на первый вход сумматора 16, а выходное напр жение второго интегратора 19 - на его второй вход и вход второго блока 20 делени . На выходе сумматора 16 формируетс  разность напр жений первого и второго интеграторов. Эта разность через первый блок 17 делени  поступает на вход индикатора 23. Напр жение с выхода второго блока 20 делени  поступает на первый вход дифференциального усилител  21, на второй вход которого поступает напр жение с источника 22 опорного напр жени . Выходное напр жение дифференциального усилител  21, пропорциональное разности его входных напр жений , поступает на вторые входы блоков делени  и измен ет в соответствующую сторону коэффициенты их передачи. Блоки делени , выполненные, например, на полевом транзисторе,  вл ютс  полностью идентичными и имеют одинаковые параметры.

Таким образом, на индикатор поступает напр жение, пропорциональное отношению разности выходных напр жений интеграторов к выходному напр жению второго интегратора.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  влажности почвы, содержащее генератор гармонических колебаний, модул тор, измерительный многополюсник, амплитудный детектор, ключевую схему, схему совпадени , интегратор и индикатор, первый вход измерительного многополюсника соединен с последовательно соединенными амплитудным детектором, ключевой схемой и схемой совпадени , второй вход которой подключен к выходу модул тора, второй выход которого соединен с вторым входом измерительного многополюсника, третий вход которого соединен с выходом интегратора , отличающеес  тем, что, с целью

   ПОВЫШеНИЯ ТОЧНОСТИ ИТМ1- il /I фгщ

   ство введены второй генератор ырмониче ских колебаний, усилитель переменного тока, шесть управл емых ключей, блок уп- 5 равлени , сумматор, два блока делени , второй интегратор, дифференциальный усилитель и источник опорного напр жени , причем выходы генераторов синусоидальных колебаний через первый и второй 0 ключи соответственно подключены к входу усилител  переменного тока, выходы измерительного многополюсника через третий и четвертый ключи соответственно соединены с нулевой шиной устройства, выход схе5 мы совпадени  через последовательно соединенные п тый ключ, интегратор, сумматор и блок делени  соединен с индикатором , второй выход схемы совпадени  через последовательно соединенные шестой

   0 ключ, второй интегратор и второй блок делени  подсоединен к первому входу дифференциального усилител , к второму входу которого подключен источник опорного напр жени , а выход дифференциального уси5 лител  подсоединен к управл ющим входам блоков делени , выход второго интегратора подключен к третьему входу измерительного многополюсника и второму входу сумматора , третий выход модул тора соединен с

   0 вторым входом блока управлени , первый выход которого соединен с управл ющими входами первого, третьего и п того ключей, а второй выход соединен с управл ющими входами второго, четвертого и шестого клю5 чей,
2. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что измерительный многополюсник содержит емкостный датчик, модулирующий двухполюсный элемент и два управл 0 емых резонансных элемента, причем первые выводы емкостного датчика, модулирующего двухполюсного элемента и управл емых резонансных элементов подключены к клемме первого входа изме5 рительного многополюсника, управл ющие входы модулирующего двухполюсного элемента , первого и второго управл емых резо- насных элементов  вл ютс  соответственно вторым, третьим и четвертым входами изме0 рительного многополюсника, вторые выводы первого и второго управл емых резонансных элементов  вл ютс  выходами измерительного многополюсника, а вторые выводы емкостного датчика и

   5 управл емого модулирующего двухполюсного элемента соединены с нулевой шиной устройства.

   0 -ч- У

   Фиг. 2