Если не выполняется условие tg6x--*гО, измерительные схемы, основанные на измерении комплексного сопротивления, не позволяют непосредственно определить диэлектрическую проницаемость е материала, заполняющего датчик; это возможно только при измерении реактивной составляющей комплексного сопротивления датчика.

Существуют два различных воззрения на измерительные устройства диэлькометрических влагомеров, сводящиеся к следующему:

1. Проводимость датчика является функцией влажности материала, и, следовательно, допустимо применение измерительных схем, реагирующих на изменение обеих составляющих полного сопротивления датчика. Во влагомерах этого типа зависимость результата измерения 07 tg6 материала учитывается эмпирической градуировкой в единицах влажности, а отмеченное выше отрицательное влияние проводимости датчика на точность измерения рассматривается как помеха, воздействующая только,на измерительное устройство. Влияние этой помехи ограничивается способами, описываемыми ниже.

При таком подходе достигается значительное упрощение и удешевление измерительных устройств по сравнению с устройствами для .изме)рения модуля или фазы полного сопротивления.

Опыт подтверждает возможность измерения влажности многих материалов указанным методом с практически достаточной точностью. Это относится к случаям, когда емкостная составляющая существенно превалирует над активной: измерение малых влагосодержаний нефтей, влажности зерна и других материалов с малым содержанием электролитов. Допустимо и большое содержание электролитов в материале ири условии постоянства их концентрации :и состава.

В более общем виде это условие сводится к малой зависимости проводимости материала от факторов других, чем влажность, или в крайнем случае к возможности учета этих факторов (градуировкой по сортам или видам материала, компенсацией в измерительном устройстве) .

2. Физическая природа е и tg6 влагосодержащих материалов различна, и связь между этими параметрами изменяется при увеличении влажности в зависимости от таких факторов, как химический состав сухого материа-

ла, цроводимость воды, капиллярная структура материала, величина его удельной поверхности и т. д.

Величина е материала изменяется однозначно в функции влажности материала, в то время как на проводимость влияют перечисленные факторы, а по мнению некоторых исследователей и другие свойства материала.

Согласно этому воззрению изменения проводимости являются возмущением, воздейству10Щим не только на измерительное устройство, но и на цреобразование влажности в электрический параметр материала (компонента вектора z на рис. В-2).

Логическим следствием является необходимость .исключения влияния проводимости материала при измерениях влажности. Это реализуется в измерительных уст1ройствах с подавлением влияния диэлектрических потерь или с разделением составляющих полного сопротивления датчика. Такие измерительные устройства сложнее и дороже устройств, измеряющих комплексный параметр датчика, однако их применение оправдано, например, для материалов с большими диэлектрическими потерями, изменяющимися в связи с переменным химическим составом воды и твердой фазы.

Ниже описываются измерительные устройства, основанные на обоих рассмотренных принципах.

Следует отметить, что в качестве элементов с управляемыми параметрами в современных диэлькометрических влагомерах часто используют статические бесконтактные элементы: подогревные те)рмисторы, варикапы, варисторы, электронные лампы, полупроводниковые диоды и т. д. Управление выходным параметром осуществляется изменением подаваемого на эти элементы тока или напряжения.

Замена традиционных потенциометров и конденсаторов переменной емкости более простыми и надежными бесконтактными элементами особенно эффективна в схемах автоматических влагоме)ров, так как устраняет необходимость в сервоусилителе, реверсивном двигателе и т. п.; управляемые бесконтактные элементы отличаются высоким быстродействием (у наиболее инерционных элементов из числа упомянутых постоянная времени исчисляется миллисекундами). В то же время эти элементы уступают по стабильности, линейности функции преобразования и диапазону выходной величины переменным резисторам и конденсаторам. В связи с этим они

часто используются не в качестве уравновешивающих (отсчетных) элементов схемы, а для компенсации влияния помех.

Приведем обзор применяемых в измерительных устройствах способов компенсации влияния проводимости и других возмущающих воздействий.

В схемах -без разделения составляющих полного сопротивления ослабление влияния проводимости часто достигается включением последовательно с датчиком разделительной емкости (см. § 3-1).

Другой способ заключается в шунтировании датчика малым активным сопротивлением г. Если исходить из параллельной схемы замещения и принять, что величина потерь в датчике определяется только активными сопротивлениями R и г, причем r=Rlm (m»l), то после подключения сопротивления г тангенс угла потерь датчика изменится с tgS= l/wRC до значения

tg8, =-~-= (m+l)tg8.

При изменении сопротивления потерь шунтированного датчика (вследствие изменений влажности материала, его состава и т. п.) до величины R=nR новое значение, tg б будет:

Таким образом, при изменениях активного сопротивления датчика от до со тангенс угла потерь датчика изменяется в весьма узких пределах - в (т-\-1) -т раз.

Обычно принимают г<:./?мии/10, где Rvm - минимальная величина сопротивления потерь, соответствующая максимальной измеряемой влажности.

Описанный способ весьма прост, однако он требует постоянства сопротивления г во времени и, что важнее, при любой влажности измерение проводится при максимальном tg6, т. е. в наиболее неблагоприятных условиях. Если датчик включен в колебательный контур высокочастотного генератора, его сопротивление с шунтом должно быть больше величины, при которой происходит арыв ко-