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松脂含水量测量仪

阅读:857发布:2020-05-11

IPRDB可以提供松脂含水量测量仪专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明公开了一种松脂含水量的测量装置,它由试样电容盒、同轴电缆、采样、标准、触发、比较、延时、显示及电源电路所组成,利用松脂中含水量不同而引起电参数的变化量,通过与一个已知含水量的松脂的电参数进行比较,从而确定被测松脂含水量。该测量装置操作简单、快速准确、自重轻、便于携带,不受环境和使用条件限制,可广泛用于有大批松脂样本的乡村、野外收购现场。,下面是松脂含水量测量仪专利的具体信息内容。

1、一种松脂含水量测量装置,包括一个电容传感器(带有平行极板的试样电容盒)和参数测量装置,两部分互相分离,由一根同轴电缆连接,其特征在于:所述试样电容盒[9]由壳体与壳体内装的至少两块平行对称的极板所组成,边端引出电极与同轴电缆[10]的一端相连接,用于盛装待测试样;

所述参数测量部分包括

a、一个电阻R1通过同轴电缆[10]与试样电容盒[9]电串联接入电压源组成RC电路,以获取采样信号;

b、一个有两个输入端[RC]、[B]的取样电路[11]、[RC]端连接同轴电缆[10]的另一端,用于取出按指数规律变化的RC=τ的锯齿形脉冲信号,并在它的输出端[ Q]输出一个脉冲宽度由RC决定的负方波信号;

c、一个输出脉宽可调的RC=τ的标准脉冲发生器[12],用于产生一个已知τ标准负脉冲方波信号,由输出端[ Q]输出;

d、一个触发器[14],它的输出端[ Q]送出一窄负脉冲同时输至取样电路[11]的输入端[B]和τ标准脉冲发生器[12]的输入端[B],用于触发这两个电路同步工作;

e、一个比较器[13],其输入端[D]与取样电路[11]的输出端[ Q]相连接,输入端[CLK]与τ标准脉冲发生器[12]的输出端[ Q]相连接,用于对这两个电路送来的负脉冲方波信号进行脉宽比较,比较结果由其输出端[Q]、[ Q]分别送入显示器[15]、[16]的输入端[15-1]、[16-1];

f、一个延时器[17]的[ Q]端与所述显示器[15]、[16]的输入端[15-2]、[16-2]相连接,用于控制显示器[15]、[16]延尺一段时间才显示比较结果;

g、一个所述显示器[15]、[16],它的输出状态由其相应的输入端[15-1]、[16-1]的状态所决定,用于显示待测试样与标准是否达到平衡。

说明书全文

本发明属于物理量测量技术领域,具体地说涉及一种松脂含水量的测量装置。

从林区收购松脂,为防止松节油挥发,农民要往松脂中加水,由于掺水是随意的,不同容器的掺水量相差很大,一般松脂中的水份含量在5%~20%之间。

公知松脂含水量的测量方法及装置采用蒸馏法。取少量含水松脂称重后用松节油稀释,放入蒸馏器中,蒸馏出水份,再称水份的重量,用水份重量除以松脂原重量,得出水份的含量。这种公知的测量方法及装置明显的缺点是用的时间长,测一次需要30~60分钟。

这种公知的测量方法及装置的另一个缺点需用大量的松节油及电炉、天秤、蒸馏器等笨重的实验设备,不便于在乡村、野外收购现场使用。

本发明的目的是为避免这些缺点和困难,提供一种轻便、易于携带、适于乡村野外收购现场使用的、能快速准确地测出松脂中水份含量的松脂含水量测试仪。

本发明的任务是这样实现的:由于待测松脂中含水量不同而引起电参数的变化量,用这个变化量与一个已知含水量的松脂的电参数的变化量进行比较,当平衡时、两个量值相等。设计原理:对于电容器,两平行极板间的电容

C∝εrε· (S)/(d)

其中εo为真空介电常数、εr为相对介电常数、S为极板的面积d为两极板间的距离。

设电容两极板间是含有水份的松脂,若含水量不同,根据上述关系式对应的εr和C的量值也不同。通过事先实验找出C和εr与含水量之间的对应关系,测出了电容量C就能知道松脂的含水量,从而实现非电量转换为电参量的测量,换句话说,松脂含水量可以通过测量电容C的量来确定。

电容C的测量可通过比较两个电路的时间常数求得,即

设US=RC (dU(t))/(dt) +US(t)

其中US为电压源,RC=τ为时间常数(当RC值不同时、τ也不同)、UC为电容两端的电压,(t)为单位时间。

对于RA、CA、τA=RACA

对于RB,CB,τB=RBCB

若τA=τB,则CA= (RB)/(RA) CB

若CB已知, (RB)/(RA) 已知,则可求出CA。

根据上述设计原理采取下述技术解决方案:

一个试样电容盒,其等效电容与一个电阻相串联,形成一个时间常数等于τ的RC电路,接入电压源,在电容两端得到按指数规律变化的锯齿形脉冲送入取样电路,取样电路输出一个方波脉冲,其脉宽由τ决定;一个已知τ标准脉冲发生器,输出一个τ标准方波脉冲,其脉宽可调节选定;一个触发器,输出触发脉冲同时送入所述取样电路和所述τ标准脉冲发生器,触发这两个电路同步工作;一个比较器,对所述取样电路和所述τ标准脉冲发生器送来的方波脉冲进行脉宽比较,比较结果送至显示器;一个所述显示器由一个延时器控制延迟一段时间后显示比较结果;一个直流稳压源用于向所述的取样电路、τ标准脉冲发生器、触发器、比较器、延时器、显示器供电。

使用本发明测定松脂的含水量不用任何添加剂,操作方便,快速简捷,测一次仅需1分钟,工效比蒸馏法提高30~60倍;准确度高,测量精度可达0.1%,由于抽取测量的样品总量多,因而更能代表整个样本;成本低,每台造价约200元,不需用笨重、昂贵的实验设备;重量轻,2kg/台,便于携带,不受环境和使用条件限制,可广泛用于有大批量样本的野外收购现场。

图1是松脂含水量测量仪的结构示图。

图2是A型试样电容盒的结构示图。

图3是电容极板的轴测图。

图4是B型试样电容盒的结构示图。

图5是电容极板的轴测图。

图6是测量原理方框图。

图7是测量电路原理图。

下面结合附图详细描述本发明给出的实施例。

图1示出本发明松脂含水量测量仪的结构。插座[1]、指示灯[4]、调节钮[5]、电源开关[8]安装于壳体[7]的正面板上,印刷电路板[2]、电池盒[6]安装于壳体[7]的腹腔内,同轴电缆[10]用于连接试样电容盒[9]与插座[1],壳体上面前端留有窗口[3],以便于观察读数。

在图2、图3中,试样电容盒[9]用介质损耗小的绝缘材料制成,盒体上面是蔽口的,盒体两侧平行对称安装绝缘板[9-1]和绝缘板[9-3]之间夹入导电金属薄板的电容极板[9-2],在边端引出电极[9-4]和电极[9-5],四周边封闭,极板[9-2]可做成各种平面几何形状,但必需保证其面积在1cm2~1000cm2之间,两极板之间的距离在1cm~15cm之间。

试样电容盒[9]也可以做成图4那样的结构。盒体上面蔽口,在图2的基础上于盒体腔内加装一块如图5那样的在绝缘板[9-6]和绝缘板[9-8]之间夹入导电金属薄板的电容极板[9-7],边端引出电极[9-10],两侧的极板在边端用导体相连接引出电极[9-9],这种结构可以增加容积和电容量。

图6是测量原理方框图。图中试样电容盒[9]用于盛装待测试样、外加金属盒屏蔽,防止外部电磁干扰。试样电容盒[9]通过同轴电缆[10]与电阻R1相串联接入电压源,组成一个时间常数等于τ的RC电路,试样电容盒[9]的输出端接入取样电路[11]的输入端[RC],在此输入端产生一按指数规律变化的锯齿形脉冲,该信号进入取样电路[11]、在其输出端[ Q]将输出一个脉宽由RC决定的负脉冲方波;τ标准脉冲发生器[12]用于产生一个已知τ标准由输出端[Q]输出负脉冲方波,其脉宽可以调节选定;触发器[14]产生一窄负脉冲同时送至取样电[11]和τ标准脉冲发生器的[B]端,以触发这两个电路同步工作;比较器[13]对取样电路[11]和τ标准脉冲发生器[12]送来的负方波脉冲进行脉宽比较,比较结果由其输出端[Q]、[ Q]分别送至显示器[15]、[16]显示;延时器[17]用于控制显示器[15]、[16]延迟一段时间待试样稳定后才工作;直流稳压源[18]用于向上述电路提供工作电源。

图7是测量电路原理图。试样电容盒[9]通过同轴电缆[10]连接的插头插入插孔CZ1与电阻R1相串联接入电压源组成RC电路,合上开关K,电源E由U5稳压、C6滤波后经R1向电容盒[9]的等效电容CN充电、充至一定电平后等效电容CN又通过U1:A的[RC]端放电,在此输入端产生一个按指数规律变化的锯齿形脉冲信号送入U1:A的[RC]端;取样电路由U1:A、R1、CN组成的一个多谐振荡器构成,在其[Q]输出方波脉中,其脉宽由输入端[RC]的τ决定;U1:B、R2、W1、 C1、C2、C7组成的多谐振荡器构成τ标准脉冲发生器,用于产生一个已知的τ标准,τ由R1、W1、C2的取值决定,在可变电容C2的调节旋钮上装有标示松脂含水率与电容值相对应刻度的刻度盘,调节C2可改变U1:B输出端[ Q]输出的脉冲宽度,C1、C7为补偿电容,用于平衡测量输入端因接线引起的分布电容、以减少误差;U2:A、R3、C3、R4构成触发电路、也是一个多谐振荡器,其中R3、C3组成RC网络,触发脉冲由U2:A的[Q]输出同时送至U1:A、U1:B的[B]端,以触发取样电路和τ标准脉冲发生器同步工作;U3:A是D触发器构成的比较器,其输入端[D]与U1:A的[Q]端相连接,输入端[CLK]与U1:B的[Q]端相连接,对由U1:A构成的取样电路与U1:B构成的τ标准脉冲发生器送来的负方波脉冲进行脉宽比较,比较结果送入显示器显示;显示器由与非门U4:A、U4:B的发光二极管LED1、LED2、电阻R6、R7组成,当取样电路与τ标准脉冲发生器输出的方波脉冲经比较器进行比较,脉宽一致时,U4:A的输入端[15-1]为高电平,输出端[15-3]为脉冲方波,U4:B的输入端[16-1]为高电平,输出端[16-3]为脉冲方波,发光二极管LED1、LED2都有脉冲电流,由于肉眼视觉的惰性作用,所以感觉两个发光二极管同时发光,此时表示待测试样已与标准达到平衡;从C2调节旋钮刻度盘上标示的读数得知待测松脂的含水率;R6、R7起限流作用;U2:B、C4、R5、C5、R8组成延时电路,U2:B的[Q]端与U4:A[15-2]端、U4:B的[16-2]相连接,由U2:B的[Q]端控制显示器延迟一段时间例如1分钟才工作,目的是给试样稳定一段时间,以减小误差。

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