189509. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nedvességtartalom meghatározására, különösen szemcsés anyagokhoz
! 189 509 2 A találmány tárgya olyan eljárás és berendezés nedvességtartalom mérésére, különösen szemcsés anyagokhoz, amikor is a találmány szerinti eljárás során mérendő anyagot mérőcellába vezetjük, hőmérsékletét és dielektromos állandóját érzékeljük. A javasolt berendezésnek a dielektromos állandó értékét követő mérőcellája, hőmérsékletérzékelője, mérőhídja és a mérőhíddal erősítőn át kapcsolódó kijelzője vagy adattovábbító kimenete van. A találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével a mérendő anyag nedvességtartalma folyamatosan mérhető és akár 0,5%-os pontosság is elérhető. Szemcsés szerkezetű anyagok nedvességtartalmának mérésére különböző elveken alapuló mintavételes és folyamatos mérési eljárások ismeretesek. A mintavételes eljárások előnye általában a nagy pontosság, hátrányuk viszont, hogy a mérés ugyanazon ponton nem reprodukálható, továbbá a nedvesség változása folyamatosan nem regisztrálható. A mérés lassú. A folyamatos mérési eljárásokkal gyorsan és a mérendő anyag megbontása nélkül végezhető el a nedvességtartalom meghatározása. Igen előnyös, hogy ily módon lehetséges a nedvességtartalom folyamatos mérése és regisztrálása, a mérés beépítése folyamatirányító elrendezésekben. Más csoportosítás alapján közvetlen és közvetett mérési módszert lehet megkülönböztetni. A közvetlen mérési módszereknél döntő szerepet a minta szárazanyag részének valamint a víz részének szétválasztása és ezen szétválasztott állapotban történő mérése játszik. Könnyen belátható, hogy az ilyen jellegű mérések - nagy pontosságuk ellenére - automatikusan szabályozott folyamatoknál nem alkalmazhatók. A folyamatos mérési eljárások során a vizsgált anyagnak valamely, a nedvességtartalomtól lehetőleg egyértelműen függő jellemzőjét mérik. Ilyen tulajdonságok például a villamos vezetőképesség, a dielektromos állandó, a hővezetés stb. Az ismert mérési eljárások jelentős részének legnagyobb hiányossága, ami adott körülmények között a gyakorlati alkalmazást nehezíti, esetleg lehetetlenné is teszi, a zavaró tényezőkkel szembeni érzékenység. A leggyakoribb zavaró tényezők az anyag mennyiségi és minőségi összetételének a változása, az elektrolittartalom, az anyag hőmérséklete, az elektródok nyomása, az érzékelők beállási ideje, a mérőáram, és mérőfrekvencia nagysága, a viz kötési módja stb. Bár ismertek olyan mérési eljárások, amelyeket ezek a zavaró tényezők alig befolyásolnak (mikrohullámú, izotóptechnikai módszerek, mágneses magrezonancián alapuló eljárások stb.), ezek azonban viszonylag bonyolultak, magas költséggel járnak, ezért ipari elterjedésük korlátos. A dielektromos állandó mérésén alapszik például a 154 475 és a 169 586 Ijsz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett megoldás. Az első szakaszos, a második folyamatos mérést ismertet, azonban közös bennük, hogy a mérőműszer az egyik fontos zavaró hatás, a hőmérséklet kompenzálását nem biztosítja, ezért az elérhető mérési pontosság korlátozott. A 174 359 ljsz. magyar szabadalmi leírás a feladat megoldására, vagyis a hőmérséklet figyelembevételére azt javasolja, hogy a dielektromos állandó mérése és a hőmérsékletmérés egy helyen egybeépített érzékelőkkel valósuljon meg és az előbbihez a nagyfrekvenciás árammal táplált mérőrendszer alkalmazását tartja megfelelőnek. Itt a hátrányok a nagyfrekvenciás mérésből következnek. Az ehhez tartozó elektronikus elrendezés viszonylag bonyolult, a mérés pontossága és érzékenysége korlátos. A találmány célja a fenti hátrányok kiküszöbölése. A találmány alapja az a felismerés, hogy a dielektromos állandó értéke a kisfrekvenciás árammal a nagyfrekvenciásnál nagyobb pontossággal, érzékenységgel követhető. Feladatunk a fentiek alapján olyan eljárás és berendezés létrehozása, amely az előzőeknél egyszerűbben valósítható meg, kisebb költséggel jár és nagy pontosságot biztosít. A kitűzött feladat megoldására eljárást dolgoztunk ki, amely különösen szemcsés anyag nedvességtartalmának előnyösen folyamatos mérésére alkalmas, amikor is mérendő anyagot mérőcellába vezetjük, hőmérsékletét és dielektromos állandóját érzékeljük, és a találmány szerint a mérendő anyagot a mérőcellában elektródok felületével érintkezésbe hozzuk, az elektródokat a dielektromos állandó érzékelése közben kisfrekvenciás árammal tápláljuk, majd a mérőcella hitelesítési görbéje alapján a nedvességtartalom értékét meghatározzuk. A dielektromos állandó mérése különösen a mérőcella kapacitása alapján végezhető előnyösen. Ugyancsak a kitűzött feladat megoldására hoztunk létre olyan berendezést, amelynek a dielektromos állandó értékét követő mérőcellája, hőmérsékletérzékelője, mérőhídja és a mérőhíddal erősítőn át kapcsolódó kijelzője vagy adattovábbító kimenete van, és a találmány szerint a mérőcella hőmérsékletváltozást követő elemmel és kapacitásméréshez elrendezett, kisfrekvenciás árammal táplált váltakozóáramú mérőhídba csatlakoztatott elektródokkal van kialakítva. A hőmérsékletváltozást követő elem célszerűen a hőmérsékletváltozást követő elem egy meghatározott hőmérséklettartományban negatív hőmérsékleti karakterisztikájú elem, előnyösen termisztor, de ugyanerre a célra alkalmas a nyitóirányú félvezető dióda pn átmenete is. Találmányunk megvalósításakor a dielektromos állandónak a nedvességtartalomtól függő megváltozását, illetve adott mérőcella esetén az ebből adódó kapacitásváltozást használtuk fel. A mérőcella kapacitása és a benne lévő vizsgált anyag nedvességtartalma között - állandó mérőfrekvencia és hőmérséklet esetén - egyértelmű kapcsolat van. A nedvességtartalom 1 %-os változásának hatására bekövetkező kapacitásváltozás nagysága erősen függ a mérőfrekvencia értékétől. Kisebb frekvencián lényegesen nagyobb a kapacitásváltozás, mint nagyobb frekvencián és ez a tapasztalat a találmány alapja. A legjelentősebb zavaró tényező a hőmérséklet, aminek zavaró hatását a mérőcella kialakításában vesszük figyelembe. A találmányt egy kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 i
