PL51883B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 10.VIII.1966 51883 KI. 42i, 19/04 MKP G01JCM, ifi\% UKD p^BL LfOTEK I .1 Wspóltwórcy wynalazku: inz. Fabian Zrudelny, mgr Inz. Jerzy Iwinski Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska) Uklad do pomiaru impedancji, w szczególnosci przy pomiarze wilgotnosci Przedmiotem wynalazku jest uklad do mierzenia impedancji, w szczególnosci przy pomiarze wil¬ gotnosci. Przyrzad ten wyposazony w czujnik po¬ jemnosciowy lub indukcyjny, przeznaczony jest do okreslania wartosci lub zmiany wartosci wielkosci 5 nieelektrycznej metoda elektryczna, poprzez po¬ miar wartosci impedancji czujnika poddanego dzia¬ laniu tej wielkosci. Przyrzad moze byc zastosowa¬ ny do pomiaru wartosci wielkosci nieelektrycznej lub tylko sygnalizacji jej zmian, jako przekaznik 10 jednopunktowy do pomiarów czarno-bialych: tak, nie. Typowy przyklad zastosowania stanowi — po¬ miar wilgotnosci metoda pojemnosciowa, oparty na wykorzystaniu zwiazku miedzy zawartoscia wilgoci w badanym materiale a jego stala dielek- 15 tryczna, gdzie uklad elektryczny musi zapewnic mozliwosc dokladnego pomiaru bardzo malych zmian pojemnosci.Istnieje szereg rozwiazan mierników impedancji, sluzacych do wyzej opisanych celów. Uklady kla¬ syczne zawierajace stabilny generator i róznego typu mostki pomiarowe, a szczególnie pracujace na wielkiej czestotliwosci sa z reguly skompliko¬ wane, rozbudowane i kosztowne.W grupie rezonansowych wyróznic mozna czule, ale zlozone i niewygodne w przemyslowym zasto¬ sowaniu uklady oraz konstrukcje proste, których czulosc i stabilnosc sa niewystarczajace dla do¬ kladnych i ciaglych pomiarów przemyslowych. so Uklad bedacy przedmiotem wynalazku charakte¬ ryzuje sie tym, ze jest oparty na ukladzie gene¬ ratora sinusoidalnego, w którym mierzona impe- dancja wnosi sie do jednego z dwu rezonansowych obwodów (pomiarowego), nalezacych do jego sieci elektrycznej i powoduje zmiane, tj. obnizenie czestotliwosci generacji przy jednoczesnym prze¬ strojeniu obwodu pomiarowego w dól. Poniewaz poczatkowy punkt pracy na skutek dobrania po¬ jemnosci sprzegajacych lezal na srodku lewego zbocza krzywych rezonansu obydwu obwodów (punkt równowagi), to przy obnizeniu czestotliwos¬ ci generacji i jednoczesnym obnizeniu czestotli¬ wosci wlasnej obwodu pomiarowego punkt na krzywej obwodu pomiarowego znajdzie sie blizej wierzcholka dajac wzrost jego impedancji, a ob¬ wód odniesienia zareaguje odpowiadajac obnize¬ niem impedancji. Zróznicowanie impedancji w ob¬ wodzie siatek lampy przy wspólnym oporniku uplywowym siatek, powoduje zmiane poziomów napiecia wielkiej czestotliwosci na siatkach, któ¬ rym towarzyszy zmiana pradów siatkowych, a po¬ przez ich udzial w pradach katodowych lampy odej¬ scie od stanu równowagi proporcjonalnie do wartos¬ ci mierzonej impedancji. Warunkiem przedstawio¬ nego dzialania i osiagniecia maksimum czulosci pomiaru impedancji jest zastosowanie kondensato¬ ra odsprzegajacego C6 z uwagi na wspólny opór uplywowy siatek Ri. 5188351883 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przed¬ stawia schemat ideowy glowicy pomiarowej mier¬ nika wilgotnosci papieru, a fig. 2 charakterystyki obwodów rezonansowych. Podstawe ukladu stano¬ wi symetryczny generator wielkiej czestotliwosci f = 5 MHz pracujacy w klasie C, zbudowany na jednej lampie elektronowej Vlf podwójnej triodzie.Uklad zawiera dwa niezalezne, strojone obwody LC, obwód odniesienia, skladajacy sie z cewki o in- dukcyjnosci Lx i kondensatora Ci, oraz pomiarowy, zlozony z cewki L2, kondensatora C2, pojemnosci czujnika C3 trymera C4 oraz kondensatora kom¬ pensacji termicznej C5. Opornik Ri blokowany kon¬ densatorem C6 stanowi wspólny opór uplywowy dla obydwu siatek lampy Vi. Galezie zlozone z ele¬ mentów R2C7 oraz R8C8 przedstawiaja obciazenie obwodów katodowych. W obwodach anodowych pracuja oporniki R4 i R5 blokowane od strony za¬ silania przez kondensatory C9 i C10. Kondensatory Cu i C12 zamykaja petle sprzezenia zwrotnego.Pojemnosci oznaczone przez Cr reprezentuja po¬ jemnosci rozproszone na anodach Lampy V1# Po¬ tencjometr Pi sluzy do zrównowazenia ukladu w rezimie wzmacniacza pradu stalego, przy wyelimi¬ nowaniu oscylacji. Sygnal wyjsciowy z glowicy, powstaly ze spadków napiecia na opornikach R2 i R8 wystepuje miedzy punktami A—B. Za stan równowagi przyjmuje sie stan, kiedy róznica po¬ tencjalów miedzy punktami A—B wynosi zero.Przy zalozeniu pewnych uproszczen, jak np. nie uwzglednienie wplywu tlumienia obwodów rezo¬ nansowych przez wielkosc mierzona mozna przed¬ stawic dzialanie ukladu glowicy pomiarowej poslu¬ gujac sie szkicem charakterystyk obwodów rezo¬ nansowych podanym na fig. 2.Przy nastrojeniu obydwu obwodów na wspólna czestotliwosc generator bedzie oscylowal na czesto¬ tliwosci fi, odpowiadajacej stanowi równowagi.Czestotliwosc oscylacji fi jest nizsza od czestotli¬ wosci rezonansowej f0, na skutek dodatkowego przesuniecia fazy, które wystapiloby miedzy pierw¬ sza harmoniczna pradu anodowego a napieciem na obwodzie rezonansowym w wyniku dzialania po¬ jemnosci Cr i Cu, gdyby generator oscylowal na czestotliwosci f0, przy zalozeniu zgodnosci faz mie¬ dzy pierwsza harmoniczna pradu anodowego a na¬ pieciem siatki. Impedancje obydwu obwodów na czestotliwosci fi, sa równe.Natomiast przy rozstrojeniu jednego obwodu zwiekszeniem pojemnosci czestotliwosc generacji ulegnie obnizeniu do f2 gdyz czestotliwosc genera¬ cji jest funkcja nastrojenia obydwu obwodów.Krzywa rezonansu tego obwodu przesunie sie w 10 15 20 25 30 35 41 45 55 lewo. W zwiazku z tym impedancja przestrojonego obwodu (krzywa I) na czestotliwosci f2 wzrosnie (punkt Ai), natomiast drugiego obwodu zmaleje (punkt AJ. Amplitudy napiecia wielkiej czestotli¬ wosci na siatkach lampy sa odpowiednio propor¬ cjonalne do impedancji obwodów rezonansowych.Stale przedpiecie równe dla obydwu lamp, powsta¬ je na wspólnym oporniku siatkowym Ri. W wyniku detekcji anodowej i diodowej powstaja na kato¬ dach lampy Vi napiecia stale, proporcjonalne do amplitud napiec wielkiej czestotliwosci na siatkach.W rezultacie miedzy punktami A i B uzyskuje sie napiecie stale proporcjonalne do róznicy impedan¬ cji obwodów rezonansowych.Duza stromosc krzywej rezonansu w wybranych poczatkowym punkcie pracy A0 powoduje powsta¬ wanie duzych róznic impedancji przy bardzo ma¬ lych zmianach pojemnosci, prowadzac do duzej czulosci ukladu pomiarowego. W opisywanym przy¬ kladzie, w krytycznych warunkach pomiaru, na l°/o wilgotnosci papieru, zmiana pojemnosci czujnika wynosi kilka setnych pikofarada. Nalezy podkre¬ slic, ze koniecznym warunkiem opisanego dziala¬ nia ukladu jest odsprzezenie obydwu obwodów re¬ zonansowych.Uklad stanowiacy przedmiot wynalazku charak¬ teryzuje sie duza czuloscia i stabilnoscia, prosta konstrukcja oraz malym kosztem budowy. Podsta¬ wowa zaleta, duza czulosc uzyskano wykorzystu¬ jac wlasciwosci dwu zastosowanych w ukladzie obwodów rezonansowych przy calkowicie zlikwido¬ wanym ich sprzezeniu wzajemnym. W rezultacie osiagnieta czulosc jest rzad lepsza, niz innych ukladów w tej grupie. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad do pomiaru impedancji, w szczególnosci przy pomiarze wilgotnosci, oparty na ukladzie ge¬ neratora sinusoidalnego, do obwodu którego wnosi sie mierzona impedancje, mogacy sluzyc jako mier¬ nik lub wskaznik wielkosci elektrycznych lub nieelektrycznych, znamienny tym, ze jego dwa obwody rezonansowe (LiC2, LaCi) wzajemnie odsprzezone sa wlaczone odpowiednio miedzy siat¬ ki sterujace lamp elektronowych (Vi, V2), a opor¬ nik uplywowy siatek (Ri), przy czym opornik ten jest odblokowany kondensatorem (C6), a kondensa¬ tory sprzegajace (Cu, Ci2) powodujace poczatkowe przesuniecie fazy i ustalajace punkt pracy na za¬ danym odcinku zbocza krzywej rezonansu wlaczo¬ ne sa odpowiednio pomiedzy siatke sterujaca jed¬ nej z lamp, a anode lampy drugiej.KI. 42 i,19/04 51883 MKP G 01 k Fig. i -0 *2SOV. fi fi fo fotii Fig.

2 PL