Главная страница  Измерения влажности 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [ 64 ] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

мерении параметров одного и того же образца одним методом, но в различных участках спектра электромагнитных колебаний, т. е. -при различных длинах волны. К этой категории можно отнести, например, измерения с помощью двухволновых инфракрасных влагомеров (§ 5-3); наибольшее развитие получили многочастотные методы с применением диэлькометрических влагомеров.

Согласно общей теории многочастотных методов [Л. 5-23] измерение на п частотах позволяет исключить влияние п-1 возмущающих воздействий. На практике, однако, ограничиваются наиболее простыми измерениями на двух частотах («двухчастотные» влагомеры) или значительно реже на трех, т. е. компенсацией одной или максимум двух наиболее существенных помех.

Минимизация общей погрешности влагомера должна служить основным критерием выбора рабочих частот / многочастотного влагомера. Ввиду отсутствия аналитических зависимостей, связывающих диэлектрические свойства влагосодержащих м<тёриалов с влажностью и возмущениями Хг, выбор рабочих частот приходится базировать на экспериментальных характеристиках г/= = F{W, Хг, f) данного материала, описывающих зависимость выходного сигнала у датчика от влажности и от выбранного компенсируемого возмущения Хг. В многочастотных влагомерах используются те же величины у, что и в обычных диэлькометрических приборах: полное сопротивление датчика, его реактивная или активная составляющая, сила тока через датчик и т. д.

В ряде работ, например [Л. 6-24], даны графоаналитические способы оптимального выбора частот для двух-частотных влагомеров, основанные на анализе семейства характеристик y=F{W, Xi, f). Все они основаны на критерии максимума полезной информационной мощности в используемом сигнале: при одной из частот должна быть максимальной чувствительность к влажности Sw=dysldW при минимальной чувствительности к помехе 8х=дув/дХг, при второй частоте соотношение Sw и должно быть противоположным (г/в - выходной сигнал измерительного устройства).

В табл. 5-1 приведены данные, характеризующие двухчастотные диэлькометрические влагомеры, разработанные в СССР и США (фирмой Industrial Nucleonics Corporation, получившей в I960-1970 гг. большое число патентов на двухчастотные влагомеры [Л. 5-25]).



Таблица 5-1

Объект измерения

Компенсируемый параметр

Рабочие частоты, Мгц

Автор

Зерно, чай То же

Формовочные литейные смеси Нефть

Шерсть, текстильные ткави

Бумажное полотно То же

Плотность

Температура, сорт, натура

Плотность и содержание глины

Плотность

Температура, содержание Электролитов

Массовая толщина То же

о,г.

0» Б,5 5,0

0.001

0,1 .

0,001-0,000

26» 26

9 200 0,05

0.5 0,1-0,5

Джемелла

Гветадзе

Дубров

Протодьяконов

Пустынников и Джабраилов Walls

Baird Byrd

* При содержании глины мень!11е 0,5%.

Обобщенная структурная схема двухчастотногр влагомера (рис. 5-1содержит датчик Д, два измерительных канала и Яг, вычислительное устройство В и выходной прибор П; каналы Mi и Яг работают на частотах fl, /г (fi/г). Выходной сигнал вычислительного устройства может формироваться в результате выполнения разных математических операций над сигналами обоих каналов: ys=Fi{yi-y2); Ув = р2{у1/У2); Ув= = p3(lgi/i/lgi/z); Ув=ГНУ1-У)Ш и т. д. {Fi~Ft - функция преобразования, обычно линейная). Практическая реализация рассмотренной структуры во многом зависит от диапазона частот, которым соответствуют /i и fa; на рис. 5-11,6 приведена блок-схема автоматического двухчастотного влагомера Ind. Nucleonics Corp. (рабочие частоты 100 и Б30.кгц). Генераторы низкой частоты ifi и высокой /г питают схему сравнения С, в которую включен емкостный датчик А (для бумажного полотна-односторонний датчик с внешним полем и заземленным защитным электродом). Блок С выполнен в виде четырехплечего моста; суммирующий усилитель У1 подает на датчик напряжение в противофазе с напряжением питания моста. В других модификациях С - это мост с тесной индуктивной связью двух плеч или емкостный делитель напряжения, одно плечо которого образует датчик. Мост уравновешивают при отсутствии материала в поле датчика. Сигнал разбаланса моста, усиленный выходным усилителем Уц, поступает на два контура, содержащих фильтры (Ф1, Фг) соответствующей частоты и демодуляторы {Д,, Дг)- Детектированные сигналы обоих каналов поступают в аналоговое вычис-



лительное устройство ВУ с выходным самопишущим прибором П. Блок ВУ реализует необходимое соотношение между выходным напряжением и детектированными сигналами; он содержит функциональный преобразователь, позволяющий линеаризовать шкалу выходного прибора в единицах влажности. Непрерывное автоматическое уравновешивание схемы осуществляется с помощью следящей системы, в которую вхо.дят дифференциальный усилитель Уш и реверсивный исполнительный двигатель Р, перемещающий ползунок потенциометра R, т. е. изменяющий выходное напряжение генератора Ft. Такой способ уравновешивания возможен благодаря тому, что изменение полной проводимости датчика на низкой ча-CTOie (fl) значительно больше, чем на высокой (/2). В других вариантах схемы уравновешивающий элемент (конденсатор переменной емкости или варикап) включен в плечо моста или .целителя напряжения.

Наряду с частотным принципом разделения информации можно использовать и другие. В качестве пара- метра разделения можно выбрать любую физическую величину, не зависящую от влажности и позволяющую получить систему уравнении (5-15). Параметром разделения может служить, например, температура («двух-температурный» метод нашел применение для контроля увлажнения изоляции трансформаторов и электрических машин), однако удобнее изменять электрические пара-


Рис. 5-11. Схемы двухчастотных влагомеров.




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [ 64 ] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

0.0379