[发明专利]基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法

摘要

基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法，涉及铸造领域。它要解决现有电容法测量铸造湿型粘土砂含水量未能考虑电阻的影响而使测量精度不高的问题。该方法通过下列步骤实现：一、组装由电容水分传感器、传感器输出信号测量单元、激励信号源、移相单元、过零检测单元、同步开关和同步分离单元构成的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法的电路，二、组装由电容水分传感器、传感器输出信号测量单元、激励信号源、移相单元、过零检测单元、同步开关、同步分离单元、平均值测量单元、模数转换单元、数据通信单元和计算机构成的测量装置，三、利用测量装置测量湿型粘土砂的电容值和含水量。本发明提高了铸造湿型粘土砂含水量的测量精度。

主权项

基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法，其特征在于，基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法通过下列步骤实现：一、组装基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法的电路：基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法的电路，它包括电容水分传感器（1）、传感器输出信号测量单元（2）、激励信号源（3）、移相单元（4）、过零检测单元（5）、同步开关（6）和同步分离单元（7），其中电容水分传感器（1）等效为湿型粘土砂电阻R_x和湿型粘土砂电容C_x的并联，传感器输出信号测量单元（2）由放大器A₁、平衡电阻R₁₁和反馈电阻R_F组成，同步分离单元（7）由放大器A₂、反馈电阻R_f、放大器A₂的反相端输入电阻R₂₁和放大器A₂的同相端输入电阻R₂₂组成，放大器A₁的反相端与反馈电阻R_F的一端相连、同时与湿型粘土砂电阻R_x和湿型粘土砂电容C_x的一端相连，湿型粘土砂电阻R_x和湿型粘土砂电容C_x的另一端同时接地，放大器A₁的输出端与反馈电阻R_F的另一端相连、同时与放大器A₂的反相端输入电阻R₂₁的一端和放大器A₂的同相端输入电阻R₂₂的一端相连，放大器A₁的同相端与平衡电阻R₁₁的一端相连，平衡电阻R₁₁的另一端与激励信号源（3）相连、同时与移相单元（4）的一端相连，移相单元（4）的另一端与过零检测单元（5）的一端相连，过零检测单元（5）的另一端与同步开关（6）的一端相连，同步开关（6）的另一端与放大器A₂的同相端相连、同时与放大器A₂的同相端输入电阻R₂₂的另一端相连，放大器A₂的反相端与反馈电阻R_f的一端相连、同时与放大器A₂的反相端输入电阻R₂₁的另一端湿相连，反馈电阻R_f的另一端与放大器A₂的输出端相连，激励信号源（3）的输出电压为U_i，传感器输出信号测量单元（2）的输出电压为U，同步分离单元（7）的输出电压为U_O；二、组装基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法的测量装置：基于纯电容值测量的铸造湿型粘土砂含水量的测量方法的测量装置，它由电容水分传感器（1）、传感器输出信号测量单元（2）、激励信号源（3）、移相单元（4）、过零检测单元（5）、同步开关（6）、同步分离单元（7）、平均值测量单元（8）、模数转换单元（9）、数据通信单元（10）和计算机（11）构成，其中电容水分传感器（1）的信号输出端与传感器输出信号测量单元（2）的一个信号输入端相连，激励信号源（3）的信号输出端同时与传感器输出信号测量单元（2）的另一个信号输入端和移相单元（4）的信号输入端相连，移相单元（4）的信号输出端与过零检测单元（5）的信号输入端相连，过零检测单元（5）的信号输出端与同步开关（6）的信号输入端相连，同步开关（6）的信号输出端与同步分离单元（7）的一个信号输入端相连，同步分离单元（7）的另一个信号输入端与传感器输出信号测量单元（2）的信号输出端相连，同步分离单元（7）的信号输出端与平均值测量单元（8）的信号输入端相连，平均值测量单元（8）的信号输出端与模数转换单元（9）的信号输入端相连，模数转换单元（9）的信号输出端与数据通信单元（10）的信号输入端相连，数据通信单元（10）的信号输出端与计算机（11）的信号输入端相连；三、利用测量装置测量湿型粘土砂的电容值和含水量：将电容水分传感器（1）插入被测湿型粘土砂中，激励信号源（3）产生正弦波激励信号U_i=U_imsinωt，在电容水分传感器（1）输出信号和正弦波激励信号U_i的激励下，传感器输出信号测量单元（2）输出电压,激励信号源（3）产生正弦波激励信号U_i经移相单元（4）、过零检测单元（5）和同步开关（6）后，输出方波信号，当方波信号为高电平时，放大器A₂的同相端与地接通，同步分离单元（7）的输出电压，当方波信号为低电平时，放大器A₂的同相端与地断开，同步分离单元（7）的输出电压，在一个周期内，同步分离单元（7）的输出电压和的实部的正负半周相互抵消，平均值为零,虚部接入平均值测量单元（8）就可产生直流信号输出U_x,再送至模数转换单元（9）进行采样，并经数据通信单元（10）送入计算机（11）中，计算机（11）根据公式求得湿型粘土砂的电容值，再根据已有的湿型粘土砂电容C_x与含水量之间的关系，即可求得湿型粘土砂的含水量。