SU1132259A1 - Автогенераторный многопараметрический измеритель - Google Patents

Abstract

АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬj содержащий три автогенератора, калздый из которых состоит из нелинейного элемента, колебательного контура в нагрузочной цепи, вихретокового датчика, включенного в качестве элемента колебательного контура, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий частотные детекторы, входами соединенные с выходами автогенераторов, три блока делени , на входе которых попарно подключены вьпсоды амплитудных и частотных детекторов, автоматический коммутатор, входы которого соединены с выходами блоков делени , аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к выходу автоматического коммутатора, регистратор, микропроцессор, включенный между . выходом аналого-цифрового преобразовател  и входом регистратора, и блок управлени , выходы которого соединены с управл ющими входами коммутатора и микропроцессора, о тличающийс  тем, что, с целью упрощени  устройства и расщи- рени  частотного диапазона измерений, он дополнительно снабжен емкостным датчиком, умножителем добротности, трем  управл емыми конденсаторами (Л и управл емым резистором, при этом емкостной датчик включен в колебательньй контур третьего автогенератора , первый, второй и третий управл емые конденсаторы включены соответственно в колебательные контуры первого, второго и третьего автогенесо ю ел :о раторов, управл емый резистор подключен к нелинейному элементту третьего автогенератора, выходы амплитудных детекторов соединены соответственно с управл н цими входа-t ми первого, второго и третьего управл емых конденсаторов, а выход третьего частотного детектора подключен к управл ющему входу управл емого резистора.

Description

Изобретение относитс  к области резонансных измерений электрических параметров, св занных с физическими свойствами объекта, с помощью вихре токовых и емкостных датчиков. В час ности, оно может быть применено дл  контрол  свойств виноматериалов при ихобработке,обеспечивающей ускорение и повышение качества технологического процесса. ю Известно устройство дл  измерени  электрических параметров сред, основанное на том, что в контролируемом объекте возбуждают с помощью вихретокового датчика модулированные по частоте вихревые.токи и измер ют параметры сигнала, использу  выделение гармонических составл ющих селективными детекторами. По амплитудно-фазовьм соотношени м, составл ющих кратным частотам модул ции вихревых токов суд т о результатах контрол . Устройство содержит высокочастотный свип-генератор, вихр токрвые датчики, подключенные к выходу этого генератора, низкочастот ный модул тор с целью управлени  частотой свип-генератора П. Отличительной особенностью устройства  вл етс  использование частотно-избирательных фазочувствительных каналов, кратных по частоте модул тора, и применение вычислитель ноге блока в качестве регистратора. К достоинствам этого устройства можно отнести измерени  на р де частот фиксиру  одновременно-амплитудный и фазовый сигналы. Однако это устройство имеет недостатки, св занные ело сложностью структурной схемы и трудност ми согласовани  ввода и съема сигнала свип-генератора, что в итоге снижает точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  автогенераторнь1Й измеритель который содержит два автогенератора к выходам которых последовательно подключены смеситель, усилитель резонансной частоты,фазовращатель, автоматический коммутатор, емкостна  измерительна   чейка с объектом измерени , а также фазовый детектор регистрирукицее устройство, устойчивый фазовращатель, выход ifoToporo подключен к опорному входу фазового детектора, микропроцессор и блок управлени , который управл ет коммутатором и микропроцессором. Кроме того, измеритель содержит умножители частот, фазовращатели, многовходовой-сумматор и избирательные усилители , входы которых подсоединены к выходу смесител , вход умножител  частоты подключен к выходу усилител  резонансной частоты, выход которого соединен со входом устойчивого фазовращател , а сигнальный вход фазового детектора соединен с выходом фазовращател  2j . К достоинствам этогоустройства можно отнести применение микропроцессора и многопараметрические измере-: ни , увеличивающие количество информации о свойствах объекта. Недостатком этого устройства  вл етс  сложность структурной схемы, содержащей большое число преобразователей и усилителей, и трудность точного согласовани  блоков преобразовани  сигналов. Кроме того, использование схемы со смесителем частот сужает диапазон рабочих частот. Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства и расширение частотного диапазона измерений. Указанна  цель достигаетс  тем, что автогенераторный многопараметрический измеритель, содержащий три автогенератора, каждый из которых состоит из нелинейного элемента, колебательного контура в нагрузочной цепи, вихретокового датчика, включенного в качестве элемента колебательного контура, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий частотные детекторы, входами соединенные с выходами автогенераторов , три блока делени , на входе которых попарно подключены выходы амплитудных и частотных детекторов, автоматический коммута- . тор, входы которого соединены с выходами блоков делени , аналогоцифровой преобразователь, подключенНЬ1Й: входом к выходу автоматического коммутатора, регистратор, микропроцессор , включенный между выходом аналого-цифрового преобразовател  и входом регистратора, и блок управлени , выходы которого соединены с управл ющими входами коммутатора и микропроцессора, дополнительно снабжен емкостным датчиком, умножителем добротности, трем  управл емыми конденсаторами и управл емым резистором, при этом емкостной датчик включен

в колебательный контур третьего автогенератора, первый, второй и третий управл емые конденсаторы включены соответственно в колебатель ные контуры первого, второго и третьего автогенераторов, управл емы резистор подключен к нелинейному элементу третьего автогенератора, выходы амЬлитудных детекторов соединены соответственно с управл ющими входами первого, второго и третьего управл емых конденсаторов, а выход третьего частотного детектора подключей к управл ющему входу управл емого резистора.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит три автогенератора 1-3, три амплитудных де.тектора 4-6., три частотных детектора 7-9, три блока делени  10-12, блок управлени  13, автоматический коммутатор

14,аналого-цифровой преобразователь

15,микропроцессор 16 и регистратор 17. Первый автогенератор содержит вихретоковый датчик 18, колебательный контур 19, нелинейный элемент

20, управл емый конденсатор 21 и умножитель добротности 22. Второй автогенератор содер,жит вихретоковый датчик .23, колебательный контур 24, нелинейный элемент 25 и управл емый конденсатор 26. Третий автоге.нератор содержит вихретоковый датчик 27, емкостный датчик 28, управл емый конденсатор 29, колебательный контур 30, нелинейный элемент 31 и управл емый резистор 32.

Вихретоковый датчик 18, управл емый конденсатор 21 и умножитель добротности 22 подключены к колебательному контуру 19 автогенератора 1. Вихретоковьв датчик 23 и управл емый конденсатор 26 подключены к колебательному контуру 24 автогене ратора 2. Вихретоковый датчик 27, емкостный датчик 28 и управл емый конденсатор 29 подключены к колебательному контуру 30 автогенератора 3, к нелинейному элементу 31 которого подключен управл емый резистор 32. Входы амплитудного детектора 4 и частотного детектора 7 подключены к выходу автогенератора 1, а выходы детекторов 4 и 7 подключены на входы блока делени  10. Выход детектора 4 соединен также с управл ющим входом управл емого конденсатора 21

Амплитудный детектор 5 и частотный детектор 8 подключены к выходу автогенератора 2,а вь1Ходы детекторов 5,8 подключены на входы блока делени  11. Выход детектора 5 соединен также с управл ющим входом управл емого конденсатора 26. Амплитудный детектор 6 и частотный детектор 9 подключены к выходу автогенератора 3, а выходы детекторов 6 и 9 подключены на вход блока делени  12. Выход детектора 6 соединен также с управл ющим входом управл емого конденсатора 29, а выход частотного детектора 9 соединен также с управл ющим входом управл емого резистора 32. Выходы блоков делени  10-12 соединены со входом автоматического коммутатора 14, а выход коммутатора подключен через аналого-цифровой .преобразователь 15 ко входу микропроцессора 16, соединенного с регистратором 17.Выходы блока управлени  13 подключены к управл ющим входам автоматического коммутатора 14 и микропроцессора 16.

Устройство работает следующим образом.

Рабочие частоты автогенераторов 1-3 выбираютс  исход  из частотных дисперсий электропроводимости и диэлектрических свойств объекта некратным и разнесенным по диапазон с целью уменьшени  взаимной коррел ции сигналов. При внесении объекта в поле датчиков 18,23,27,28 происхо дит следующее. Добротность колебательных контуров 19,24,30 уменьшает с , что приводит к изменению сигналов амплитудных детекторов .-В то же врем  имеет место и частностна  расстройка колебательных контуров за счет внесенногореактивного сопротивлени , а в колебательном контуре 30 - и за счет изменени эквивалентной емкости датчика 28,. Частотна  расстройка контура приводит к по влению сигналов на выходах частотных детекторов 7-9. При измерени х сильнопровод щих- жидкостей частотна  расстройка может выйти за пределы рабочих участков характеристики резонансных контуров частотных детекторов. Дл  устранени  этого служат управл емые ковденсаторы 21,26,29, уменьшение емкостей которых пропорционально сигналу соответствующего амплитудного

s

детектора. На выходе амплитудного детектора 4 сигнал пропорционален внесенному в контур активному сопротивлению R nj, (на низкой частоте 0) 1) , а на выходе частотного детектора 7 сигнал пропорционален индзпстивному внесенному сопротивлению CJ 1Ь gi, . Сигнал ни входе блока делени  IО пропорционален нормированному внесенному сопротивлению RgMnopMj ,/CJ 1 lj вн, . На выходе блока делени  11 сигнал пропорционален вииормг Так как в частот ной дисперсии электропроводимостийсй виноматериалов(в диапазоне от низких частот до.15 МГц)наблюдаетс  вначале резкое повьшение ( с частотой, а затем монотонное изменение, то в контур 30 включен емкостной датчик 28. Это позвол ет учесть изменение степени шунтировани  емкостного датчика на высокой частоте по изменению зквивалентной емкости датчика. В то же врем  дл  увеличени  информативности сигнала третьего(высокочастотного ) автогенератора необходимо расширить диапазон его изменений . Дл  этой цели используетс  соответствующее изменение режимных параметров автогенератора 3 путем подачи сигнала частотного детектора ;9 на управл ющий вход управл емого .резистора 32, измен ющего режим авто59

генератора в сторону увеличени  полезного сигнала. Сигнал на выходе блока делени  12 пропорционален , GJ LBH 5 , где К - козффициент расширени  диапазона измерений. Диапазоны измерений автогенераторных измерителей завис т также от добротности колебательных контуров. Поэтому в контуре 19 автогенератора 1 использован умножитель добротности 22,

представл ющий собой отрицательное

сопротивление, повышающее добротность колебательного контура 1.9 до

уровн  добротностей колебательных

контуров 24 и 30. Сигналы блоков

делени  10-12 через коммутатор поступают на аналого-цифровой преобразователь 15, а затем обрабатываютс ,с помощью блока управлени  13, управл ющего коммутатором 14 и микропроцессором подаютс  на регистратор.

Положительный эффект от использовани  изобретени  заключаетс  в повышеНии точности измерений электрических параметров, св занных с физическими свойствами электропровод щих жидкостей, за счет измерений первичных параметров в режиме большого

сигнала и исключени  из схемы усилительных преобразователей, а также за счет расширени  диапазона измерений параметра К С(вн ч)

Claims (1)

1. АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ, содержащий три автогенератора, каждый из которых состоит из нелинейного элемента, колебательного контура в нагрузочной цепи, вихретокового датчика, включенного в качестве элемента колебательного контура, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий частотные детекторы, входами соединенные с выходами автогенераторов, три блока деления, на входе которых попарно подключены выходы амплитудных и частотных детекторов, автоматичес- кий коммутатор, входы которого соединены с выходами блоков деления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к выходу автоматического коммутатора, регистратор, микропроцессор,, включенный между . выходом аналого-цифрового преобразователя и входом регистратора, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и микропроцессора, о тличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и расщирения частотного диапазона измерений, он дополнительно снабжен емкостным датчиком, умножителем добротности, тремя управляемыми конденсаторами и управляемым резистором, при этом емкостной датчик включен в колебательный контур третьего автогенератора, первый, второй и третий управляёьые конденсаторы включены соответственно в колебательные контуры первого, второго и третьего автогенераторов, управляемый резистор подключен к нелинейному элементу третьего автогенератора, выходы амплитудных детекторов соединены соответственно с управляющими входа-!· ми первого, второго и третьего управляемых конденсаторов, а выход третьего частотного детектора подключен к управляющему входу управляемого резистора.

   SU ..„1132259 >

   1 1132259 .