Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 5310900 «Метрология, стандартизация и менеджмент качества продукции»

6.6.1-rasm. Yuqori chastotali generatorning asosiy va teskari chiqishlari va asosiy va qo'shimcha potentsial elektrodlari bilan dielkometrik namlik o'lchagich.

6.6.2-rasm. Ikki qismdan iborat asosiy va qo'shimcha potentsial elektrodli dielektrik namlik o'lchagich

6.6.3-rasm. Yuqori chastotali generator transformatorli ikki qismdan iborat asosiy va qo'shimcha potentsial elektrodli dielektrik namlik o'lchagich

6.6.4-rasm. Kapasitiv birlamchi konvertorning ekvivalent sxemasi

Bundan tashqari, chizmalarda quyidagilar ko'rsatilgan:
- U1 - yuqori chastotali generatorning asosiy chiqishidagi kuchlanish;
- U2 - yuqori chastotali generatorning teskari chiqishidagi kuchlanish;
- a - o'lchash sxemasining umumiy nuqtasi;
- b - moddaning o'lchash sxemasining umumiy nuqtasi bilan shartli aloqa nuqtasi;
- Z1 - nazorat qilinadigan moddaning elementar hajmining kompleks qarshiligi;
- Z2 - boshqariladigan moddaning o'lchash sxemasining umumiy nuqtasi bilan aloqa qilishning murakkab qarshiligi.
Dielektrik namlik o'lchagichda yuqori chastotali generator 1, tok o'lchagich 2, asosiy potentsial elektrod 4 bo'lgan sig'imli birlamchi konvertor, o'lchash elektrodi 5 va qalqon qutisiga o'ralgan qo'shimcha potentsial elektrod 3 va qo'shimcha potentsial elektrod 6 mavjud. 4, 5, 6 elektrodlari dielektrik bilan ajratilgan 7. Kapasitiv birlamchi konvertorning ichki bo'shlig'i boshqariladigan moddani to'ldirish uchun mo'ljallangan 8. Asosiy potentsial elektrod 4 asosiyga ulangan, U1 kuchlanish bilan, yuqori quvvatning chiqishi. -chastota generatori 1 va qo'shimcha potentsial elektrod 6 teskari, kuchlanish U2, yuqori chastotali generatorning chiqishi 1, ya'ni generatorning antifaza chiqishlariga 1 (6,6 .1) ulangan.
Asosiy potentsial elektrod 4 va qo'shimcha potentsial elektrod 6 o'lchash elektrodi 5 ga nisbatan nosimmetrik joylashgan ikkita qismning har biri amalga oshirilishi mumkin. Bu holda, asosiy potentsial elektrodning har bir qismi 4 asosiyga ulanadi, U1 kuchlanish bilan, yuqori chastotali generatorning chiqishi 1 va qo'shimcha potentsial elektrodning har bir qismi 6 - teskari, U2 kuchlanish bilan, yuqori chastotali generatorning chiqishi 1 (6.6.2-rasm). O'lchov elektrodi 5 ga nisbatan nosimmetrik tarzda joylashgan ikkita qismning har birining asosiy va qo'shimcha potentsial elektrodlari 4 va 6 amalga oshirilishi nazorat qilinadigan moddaning oqimining kirish va chiqishida nol potentsial hududini ta'minlaydi.
U1 va U2 chiqish kuchlanishlarining nisbati va inversiyasining barqarorligini ta'minlash orqali dizaynni soddalashtirish va o'lchash aniqligini yanada yaxshilash uchun yuqori chastotali generator 1 ning chiqish bosqichi asosiy kuchlanishli transformator 9 shaklida amalga oshirilishi mumkin. 10 va qo'shimcha 11 chiqish o'rash, navbati bilan, asosiy biri bilan, kuchlanish U1 bilan, generator chiqishi 1 va teskari, kuchlanish U2 bilan, generator chiqishi 1. Bu holda, asosiy boshlanishi. Transformator 9 ning 10 chiqish sargisi asosiy potentsial elektrodga 4, transformatorning qo'shimcha 11 chiqish o'rashining oxiri 9 qo'shimcha potentsial elektrod 6 ga ulangan va umumiy nuqta 12 asosiy 10 va qo'shimcha 11 ga ulangan. chiqish sariqlari qalqon korpusiga 3 ulanadi (6.6.3-rasm).
Dielkometrik namlik o'lchagich quyidagicha ishlaydi. Ichki bo'shlig'i boshqariladigan modda 8 bilan to'ldirilgan sig'imli birlamchi konvertordan o'tadigan oqim oqim o'lchagich 2 tomonidan qayd etiladi. Bunday holda, sig'imli birlamchi konvertorning ish joyida asosiy potentsial elektrod bo'ladi. 4 va qo'shimcha potentsial elektrod 6 antifazali asosiy elektrodga U1 kuchlanishli va teskari kuchlanish U2 generatorning chiqishlariga ulanadi, antifazali kuchlanishlar tufayli nol potentsialga ega zona hosil bo'ladi, ya'ni nazorat qilinadigan moddada. bu zona nol potentsialda - b nuqtasi (6.6.4-rasm).
Boshqariladigan modda 8 sig'imli birlamchi o'zgartirgichga kiritilganda, generator 1 dan o'lchagich 2 ga oqib o'tadigan o'lchangan oqim I ning qiymati quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

(6.6.1.)

Bu erda: U1 - yuqori chastotali generatorning asosiy chiqishidagi kuchlanish 1; Z1 - boshqariladigan moddaning elementar hajmining kompleks qarshiligi; Z2 - boshqariladigan moddaning umumiy nuqtasi bilan aloqa qilishning kompleks qarshiligi. o'lchash sxemasi.

Boshqariladigan moddaning elektrofizik parametrlarining o'zgarishi, xususan, uning dielektrik o'tkazuvchanligi yoki namligi, Z1 kompleks qarshiligining o'zgarishiga olib keladi, bu oqim o'lchagich tomonidan qayd etiladi 2. Biroq, buni (1) formuladan ko'rish mumkin. ) o'lchangan oqim faqat Z1 kompleks qarshiligining qiymati bilan emas, balki Z2 o'lchash sxemasining umumiy nuqtasi bilan boshqariladigan moddaning kontaktining kompleks qarshiligi qiymati bilan ham aniqlanadi, ya'ni. "a" va "b" nuqtalari orasidagi qarshilik qiymati.
Va haqiqiy sharoitda bu qarshilik texnologik jarayonning ko'plab omillariga bog'liq: moddaning boshqariladigan massasi zichligidagi o'zgarishlar, moddaning elektr o'tkazuvchanligi, sig'imli birlamchi konvertor elektrodlari yaqinida o'tkazuvchan jismlarning mavjudligi va boshqalar. ., o'lchov aniqligi past bo'ladi.
Shu bilan birga, agar yuqori chastotali generator 1da U2 kuchlanishli qo'shimcha teskari chiqish mavjud bo'lsa va sig'imli birlamchi konvertorda generator 1 ning qo'shimcha teskari chiqishiga ulangan qo'shimcha potentsial elektrod 6 mavjud bo'lsa (6.6.4-rasm). ), ikkita antifazali kuchlanish ta'sirida sig'imli birlamchi konvertorning ish sohasida nol potentsial hudud mavjud.
Bu nol potentsial maydon haqiqiy jarayon sharoitlaridan mustaqil ravishda mavjud.
Va umumiy nuqtaning potentsiallari va moddaning boshqariladigan massasi - nol potentsial hududida joylashgan "a" va "b" nuqtalari teng bo'lganligi sababli, kontakt qarshiligi orqali oqim hech qanday qiymatda oqmaydi. bu qarshilikdan. Binobarin, o'lchash davrining oqimi tashqi sharoitlarga bog'liq emas, ya'ni o'lchov aniqligi ortadi.
Namlikni o'lchash uchun ultra yuqori chastotali (UHF) usullar. Namlikni o'lchashning bilvosita usullaridan biri namlikni o'lchashning ultra yuqori chastotali (UHF) usullaridir. Ushbu usullar mikroto'lqinli diapazonda ushbu parametrlarni o'lchashda materiallarning dielektrik parametrlarining ularning namlik miqdoriga bog'liqligiga asoslanadi.
Ultra yuqori chastotali namlik o'lchagichning ishlash printsipi
Mikroto'lqinli namlik o'lchagichlarning ishlash printsipi o'rganilayotgan materialning mikroto'lqinli radio to'lqinlari bilan o'zaro ta'siri darajasini baholashga asoslangan.
Mikroto'lqinli radio to'lqinlar nam materialdan o'tganda, elektromagnit to'lqinlarning energiyasi moddaning zarralari tomonidan so'riladi va tarqaladi.
Moddaning xususiyatlari haqida ma'lumot olish uchun siz uzatilgan yoki aks ettirilgan nurlanish parametrlaridan foydalanishingiz mumkin.
Bunday holda, o'lchash moslamasining dizayni va tartibi mikroto'lqinli radio to'lqinlarini lokalizatsiya qilish usuli bilan aniqlanadi. Eng keng tarqalgani uzatiladigan to'lqin usuli va aks ettirilgan to'lqin usulidir.
Ushbu usullarda o'lchangan xarakteristika to'lqinning susayishi, amplitudasi yoki fazasining o'zgarishi hisoblanadi.
UHF namlik o'lchagichlarining kamchiliklari
Kamchiliklari o'lchangan parametrga, qatlam qalinligiga, material zichligiga va namuna haroratiga ta'sir qiladi. Ko'pgina mikroto'lqinli namlik o'lchagichlari uchun generator quvvati 20 ... 50 mVt dan oshmaydi, bu yuqori namlikni o'lchashda signal-shovqin nisbatini yomonlashtiradi va maksimal qatlam qalinligini cheklaydi. Mikroprotsessorlarning paydo bo'lishi xalaqit beruvchi omillarni kompensatsiya qilish uchun juda murakkab algoritmlardan foydalanishga imkon berdi va shu bilan birlamchi o'lchov o'tkazgichlarini soddalashtirib, ularni birlashtirish uchun haqiqiy shartni yaratdi.
Ultra yuqori chastotali namlik o'lchagichlarning afzalligi
Mikroto'lqinli namlikni o'lchashning afzalliklari quyidagilardan iborat: kontaktsiz o'lchash, katta hajmlarda o'lchash va yaxshi metrologik xususiyatlar. Chet elda mikroto'lqinli namlikni o'lchashni rivojlantirishga alohida e'tibor beriladi. Ular don, oziq-ovqat mahsulotlari, to'qimachilik materiallari, tamaki, paxta va boshqa mahsulotlarning namligini mikroto'lqinli to'lqinning susayishi kattaligi bo'yicha nazorat qilish uchun ishlatiladi.
In-line mikroto'lqinli namlik o'lchagich "Microradar-113" (keyingi o'rinlarda namlik o'lchagich deb yuritiladi) IEC "Elektron o'lchash asboblari uchun xavfsizlik talablari" talablariga muvofiq ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. Namlik o'lchagichni ishlatish, texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlash vaqtida ishlaydigan xodimlarning shikastlanishiga yoki shikastlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun quyida ko'rsatilgan xavfsizlik choralariga qat'iy rioya qilish kerak.Namlik o'lchagichning strukturaviy diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 6.6.5. Namlik o'lchagichning o'zi datchik (BS) - 1, nazorat qilish va nazorat qilish bloki (BUK) - 7. Bundan tashqari, namlik o'lchagich tashqi displey bloki (BI) bilan jihozlanishi mumkin - 8. Sensor bloki quyidagilardan iborat. generator blokining (BG) - 2, blok detektori (DB) - 3, material mavjudligi sensori (DNM) - 6 va harorat sensori (DT) - 5.