2.2 Построение структурной схемы.

В качестве первичного измерительного преобразователя возьмем датчик с падением образца с постоянной высоты. Чувствительным элементом которого является электродное устройство.

Измерение производится переменным током. Источником которого является трансформатор, подключенный непосредственно к сети. В данном измерительном устройстве информационным сигналом является токовый сигнал.

В качестве вторичного прибора выберем щитовой самопишущий амперметр постоянного тока Н340, достоинством амперметров постоянного тока является равномерная шкала. Перед ним поставим двухполупериодный выпрямитель. Для вывода показаний на ЭВМ будем использовать

3.Расчет чувствительного элемента пип. Разработка первичного преобразователя пип.

Как говорилось ранее, чувствительный элемент представляет собой электродное устройство. Для уменьшения влияния внешних электрических полей и дополнительных емкостей металлические пластины на определенной высоте переходят в пластины из диэлектрика. В нашем случае в качестве такового изоляционного материала будем использовать фторлон-4 (фторопласт). Относительная диэлектрическая проницаемость таково материала ε = 1,9-2,2. Диэлектрическая проницаемость сильвинита равна 5. Диэлектрическая проницаемость воды и воздуха соответственно 81 и 1. Рассчитаем емкости конденсатора, соответствующие определенным значениям объемной влажности.

С=εε₀ S/d,

где S- площадь пластин конденсатора, м²; d-расстояние между пластинами, м. Примем d = 0,04м. Электроды выполним из меди S = 0,1*0,01 м². Результаты рассчетов оформим в таблицу 1.

Таблица1

Объемная влажность, %	6	10	15	20	25	30	35	40	80
Емкость, Ф*10-12	298	179,4	120,1	90,5	72,8	70	52,6	46,4	28

Учтем, что выходной сигнал первичного преобразователя есть ток, величина обратно пропорциональная сопротивлению построим статическую характеристику прибора, емкостное сопротивление обратно пропорционально значению емкости.

Учтем погрешности, вносимые при измерении влажности.

На величину результаты измерения влияет следующий ряд факторов.

1. Зависимость электрических свойств материала от условий измерения (величина диэлектрической проницаемости зависит от частоты переменного тока) Будем считать эту погрешность незначительной, т.к. Частота тока сети довольно стабильна.

2. Поверхностная проводимость датчика с материалом, обусловленная током утечки по изоляции между электродами и главным образом поверхностной проводимостью материала.

3. Неравномерное распределение электрического поля в материале. Эта погрешность устраняется за счет особой конструкции емкостного датчика.

4. Влияние паразитных емкостей и индуктивностей. Конденсаторные датчики всегда имеют выводы, изоляционные и другие детали, создающие паразитные емкости. Необходимо также учитывать “воздушную” емкость 0,22*10^-12Ф. Данная емкость вводит погрешность в прибор 0,7%. Данная погрешность является основной. Паразитные емкости вычисляются при измерении емкости датчика, заполненного двумя эталонными веществами.

При оценки динамичиских свойств датчика его можно рассматривать как безынерционное звено.

Определим чувствительность датчика:

S_c= ∂C/∂W = (298-28)*10^-12/74=3,6*10^-12Ф/%.

Диапазон измерения датчика соответствует заданному в курсовом проекте (8-10%).