172784. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés kapacitás mérésére
3 172784 4 támaszt, mint a mérőhidas. Ebben a megoldásban tehát a mérőgenerátor frekvenciája nem állandó, hanem a mérőkondenzátor kapacitásváltozásának függvényében változik. A frekvencia változásának a függvényében változik a mérőgenerátor feszültségének a nagysága. A frekvencia és a feszültség függvénye nem lineáris, csak viszonylag kis frekvenciatartományban linearizálható. Ennek a megoldásnak ez a legnagyobb hibája. Nagy mérőkapacitás változást (például: nagy szintkülönbség mérésnél) nem tud a megoldás átfogni. További igen nagy problémát jelent, hogy ha a mérőgenerátort nemcsak egy konkrét mérőkondenzátorhoz kívánják használni, akkor a különböző mérőkondenzátorok kezdőkapacitását a frekvencia-feszültség jelleggörbe miatt magában a mérőgenerátorban - tehát nagy frekvenciás oldalon - kell kompenzálni. (A mérőgenerátor munkapontját mindig adott helyre kell állítani.) Ez egy folyamatosan mérő kapcsolási elrendezésnél áltálában nehezen oldható meg. A mérőgenerátor elemeivel szemben támasztott pontossági követelmény ennél a megoldásnál is nagy, hiszen a frekvencia megváltozást csak a mérőkondenzátor változása eredményezheti, az összes többi okból történő frekvenciaváltozás mérési hibaként jelentkezik. Ennél a megoldásnál is célszerű a mérőjelet váltóáramúkig erősíteni — ami a megoldást bonyolítja -, mert a mérőgenerátort nem szabad terhelni, az egyenirányítás a dióda jelleggörbéje miatt viszont jelentős terhelést jelentene. Mindkét eljárás közös hátránya, hogy a különböző fizikai jellemzők mérésénél jelentkező igen nagy mérőkapacitás eltérés optimális méréshez szükséges mérőfrekvenciák egy mérőgenerátorral nem állíthatók elő, a frekvenciaváltás ilyen berendezésekben viszont nem oldható meg. Ezért gyakran a kis mérőkapacitásoknál alkalmazott nagy mérőfrekvenciával mérik a nagy mérőkapacitásokat is. Ez ugyan a frekvenciaváltás problémáját megoldja, de bonyolítja a mérőgenerátort a magas frekvencia (esetenként többször 10 MHz) előállításának az igénye. Másik lehetséges megoldás az ellenállásváltozással folyamatosan hangolható nem szinuszos jelet adó mérőgenerátor felhasználása, ami viszont a fenti eljárásnál nem alkalmazható. Kitűzött célunk, olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely mind laboratóriumi, mind üzemi körülmények között használható és alkalmas folyamatos, valamint egyedi mérésre. Folyamatos üzemi mérés esetén mind felszerelési igényében, mind műszaki paramétereiben meg kell hogy feleljen az adott technológiai és környezeti követelményeknek (például: az érzékelő egység kis helyigényű legyen, vagy a gyújtószikramentes kivitel robbanásveszélyes technológiáknál stb.). A kapcsolási elrendezés alkalmas legyen a különböző mérési feladatoknál kialakítható mérőkondenzátorok kapacitásváltozásának folytonos mérésére. A mérőkondenzátor kapacitásának a változása különböző feladatoknál jelentősen eltér, az eltérés több nagyságrendet átfoghat. További követelmény a mérőkapacitás nagyságával arányos jel távadásának, regisztrálásának, mutatásának, a mért jel megváltoztatására irányuló szabályozásának lehetővé tétele. A kapcsolási elrendezés egyszerű, a meghibásodási valószínűség kicsi legyen, az alkalmazott elemekkel szemben ne támasszon szigorú követelményt. A találmány szerinti eljárás és a kapacitási elrendezés a támasztott követelményeknek eleget tesz. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés mérőgenerátorból, diódából, tranzisztorból, integráló tagból, erősítőből és munkapontbeállító első és második ellenállásból áll, valamint a hozzá csatlakozó mérőkondenzátorból. Ezek a következőképpen csatlakoznak egymáshoz. A kapcsolási elrendezés mérőgenerátorának kimenetére nyitó irányban kapcsolt diódán keresztül mérőkondenzátor egyik fegyverzete van kapcsolva, amelynek másik fegyverzete a mérőgenerátor másik kapcsára csatlakozik. A dióda katódja a tranzisztor kollektoremitter körébe van kötve, míg ezen tranzisztor bázisa a mérőgenerátor és a dióda anódjának közös pontjával van összekötve. A tranzisztor kollektor-emitter körébe kapcsolt ellenálláson keresztül a kondenzátor egyik fegyverzetéhez, valamint az erősítő bázisához csatlakozik. A kondenzátor másik fegyverzete a mérőgenerátor bemeneti kapcsához van kötve, míg az erősítő kollektor-emitter körébe kötött munkapontbeállító első ellenálláson keresztül a kondenzátor és a mérőgenerátor közös pontjához, valamint a munkapontbeállító második ellenálláson keresztül a mérőkondenzátor és a mérőgenerátor közös pontjához csatlakozik. Mérőkondenzátorként gyakran az anyagot tároló technológiai berendezést, vagy a tárolótér egy meghatározott részét használhatjuk fel. A laboratóriumi vagy más egyszeri mérésre szolgáló mérőkondenzátorok igen eltérő méretűek és alakúak lehetnek a mérni kívánt jellemzőtől függően. Folyadékok összetételmérésére előnyösen koncentrikus hengeres kondenzátorokat lehet használni. Ugyanilyen, de eltérő méretű mérőkondenzátor allai más granulátum, por, szemcsés, őrölt stb., szilárd anyag nedvességének, illetve több komponensű száraz anyag összetételének a mérésére. Fa és faalapú préselt anyagok és egyéb tömör anyagok, mint például a gyapotbála nedvességmérésére részben a síkfelületű párhuzamos, vagy síkfelület szórttér mérőkondenzátorok, részben az úgynevezett beütős rendszerű mérőkondenzátorok alkalmasak. Porok, szemcsés anyagok és granulátumok nedvességmérésére szúró rendszerű mérőkondenzátorok is alkalmasak. A kapacitás mérésére vonatkozó eljárásunk lényege, hogy a mérőgenerátorból jövő mérőjel a diódán keresztül a mérőkondenzátort feltölti. A generátorból jövő mérőjel négyszögimpulzusszerű. A mérőkondenzátor feltöltése alatt a tranzisztor zárt állapotban van. Az impulzusszünetben vagyis a mérőkondenzátor kisütése alatt a dióda zárt és a tranzisztor nyitott. A töltéskisütés szempontjából tehát a dióda és a tranzisztor, mint elektronikus kettős kapu működik, amelyet maga a mindenkori mérőjel vezérel. A kisütő áram az integráló tagon keresztül az erősítőre jut, amely felerősíti. A 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
