SU1265656A2

SU1265656A2 - Rig for measuring frequency response of substance dielectric properties

Info

Publication number: SU1265656A2
Application number: SU843691464A
Authority: SU
Inventors: Борис Константинович Авдеенко; Иван Михайлович Черненко; Сергей Феодосьевич Скляр; Александр Сергеевич Тонкошкур
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1984-01-13
Publication date: 1986-10-23

Abstract

. Изобретение может быть использовано дл неразрушаемого контрол параметров неоднородных сред, в которых содержатс провод щие включени . Целью изобретени вл етс уменыпение времени измерени . Дл достижени этой дели в устройство дополнительно введены блок 13 перемножени , два логарифмических усилител 14 и 18, блок 15 запоминани ,блок 16 вычитани , нуль-орган 17, ограничитель 19 нижнего переменного уровн , компаратор 21, элемент 2 ИЛИ 22,триггер 23, индикатор 25 и цифровой вычислительный блок 29 с аналого-цифровыми преобразовател ми 26, ,27 и 28. На чертеже также показаны свип-генератор 1, образцовые конденсаторы 2 и 3, образ-цовьш 4 и измерительный S датчики, при этом в датчик 5 помещаетс контролируема среда 6, блоки 7 и 12 де (Л лени , фазометры 8 и 11, фазовращас тели 9 и 10, источник 20 опорного напр жени , кнопка 24 Пуск. 1 ил. ,. The invention can be used for indestructible monitoring of parameters of heterogeneous media in which conductive inclusions are contained. The aim of the invention is to reduce the measurement time. To achieve this, the unit additionally introduces the multiplication unit 13, two logarithmic amplifiers 14 and 18, the storage unit 15, the subtraction unit 16, the null organ 17, the limiter 19 of the lower variable level, the comparator 21, element 2 OR 22, trigger 23, the indicator 25 and a digital computing unit 29 with analog-digital converters 26, 27 and 28. The drawing also shows a sweep generator 1, exemplary capacitors 2 and 3, sample 4 and measuring S sensors, while the sensor 5 is placed under control Wednesday 6, blocks 7 and 12 de (L laziness, phase meter ry 8 and 11, phase shifters 9 and 10, voltage source 20, start button 24, 1, etc.,

Description

Изобретение относится к электро измерительной технике, может быть использовано для не разрушающе г о конт• роля параметров неоднородных сред, в которых содержатся проводящие включения, и является ванием стенда по авт.The invention relates to electrical measuring equipment, can be used for non-destructively controlling the parameters of heterogeneous media in which conductive inclusions are contained, and is a stand according to ed.

Цель изобретения времени измерения.The purpose of the invention is measurement time.

На чертеже представлена блок-схема устройства. ·The drawing shows a block diagram of a device. ·

Устройство содержит свип-генератор 1, образцовые конденсаторы 2 и 3, образцовый датчик 4 и измерительный датчик 5, в который помещается контролируемая среда 6, блок 7 деления, фазометр 8,. фазовращатели 9 и 10, фазометр 11, блок 12 деления,.блок 13 перемножения, логарифмический усилитель 14, запоминающий блок 15,-блок 16 вычитания, нульорган 17, логарифмический усилитель 18, ограничитель 19, источник 20 опорного напряжения, компаратор 21, элемент 2 ИЛИ 22, триггер 23, кнопку 24 Пуск”, индикатор 25, аналогоцифровые преобразователи (АЦП) 26 28, цифровой вычислительный блок 29.The device comprises a sweep generator 1, exemplary capacitors 2 and 3, an exemplary sensor 4 and a measuring sensor 5, in which the controlled medium 6, a division unit 7, a phase meter 8, are placed. phase shifters 9 and 10, phase meter 11, division block 12., multiplication block 13, logarithmic amplifier 14, memory block 15, -tract block 16, nullorgan 17, logarithmic amplifier 18, limiter 19, reference voltage source 20, comparator 21, element 2 OR 22, trigger 23, start button 24, indicator 25, analog-to-digital converters (ADCs) 26 28, digital computing unit 29.

При этом выход свип-генератора 1 соединен с входами емкостных делителей, образованных образцовым конденсатором 3 и образцовым датчиком 4, образцовым конденсатором 2 и измерительным датчиком 5 соответственно* Выходы делителей соединены с входами блока 7 деления, выход которого является выходом И(8), а также входами фазометра 8 и через фазовращатели 9 и 10 с входом второго фазометр ра 11, выходы фазометров соединены с входами второго блока 12 деления, выход которого является выходом U(tg8).The output of the sweep generator 1 is connected to the inputs of the capacitive dividers formed by the exemplary capacitor 3 and the exemplary sensor 4, the exemplary capacitor 2 and the measuring sensor 5, respectively * The outputs of the dividers are connected to the inputs of the division unit 7, the output of which is the output And (8), and also the inputs of the phasemeter 8 and through the phase shifters 9 and 10 with the input of the second phase meter ra 11, the outputs of the phase meters are connected to the inputs of the second division unit 12, the output of which is the output U (tg8).

Сигналы U.(g) и U(tgS) подаются на входы блока 13 перемножения, ’aU(E)- . на вход АЦП 26. Выход блока перемножения соединен с входом логарифмичес. кого усилителя 14, выход которого соединен с входом запоминающего блочка 15 и одним из входов блока 16 вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока 15. Выход блока вычитания соединен с одним из входов нуль-органа 17, причем выход блока перемножения соединен с .входом АЦП 27, Сигнал U(f) с дополнительного выхода-свип-генератора 1 поступает на входы логарифмического с управляющим входом и одним из входов элемен22, второй вход которого с выходом нуль-органа. Прилогарифмического усилите20 усилителя 18, выход которого соединен с одним входом ограничителя 19. Второй вход ограничителя соединен с выходом источника 20 опорного напряжения, а выход ограничителя - с одним из входов компаратора 21 и вторым входом нуль-органа. Второй вход компаратора 21 соединен с общей шиной , а выход блока I5 та 2 ИЛИ соединен чем вход ля 18 соединен с входом АЦП 28, Вы15 ходы АЦП 26, 27 и 28 соединены с входами цифрового вычислительного блока. Выход элемента 2 ИЛИ 22 соединен с одним из входов триггера 23, второй вход которого через кнопку Пуск” соединен с общей шиной. Выход триггера соединен с входом индикатора 25 и дополнительным входом АЦП 28.The signals U. (g) and U (tgS) are fed to the inputs of the multiplication block 13, ’aU (E) -. to the input of the ADC 26. The output of the multiplication unit is connected to the input of the logarithmic. amplifier 14, the output of which is connected to the input of the storage unit 15 and one of the inputs of the subtraction unit 16, the second input of which is connected to the output of the unit 15. The output of the subtraction unit is connected to one of the inputs of the null organ 17, and the output of the multiplication unit is connected to the input ADC 27, The signal U (f) from the additional output of the sweep generator 1 is fed to the inputs of the logarithmic with the control input and one of the inputs of the element 22, the second input of which is with the output of the zero-organ. The logarithmic amplifier 20 of the amplifier 18, the output of which is connected to one input of the limiter 19. The second input of the limiter is connected to the output of the reference voltage source 20, and the output of the limiter is connected to one of the inputs of the comparator 21 and the second input of the zero-organ. The second input of the comparator 21 is connected to the common bus, and the output of the I5 and 2 block OR is connected than the input for 18 is connected to the input of the ADC 28, outputs 15 of the ADC 26, 27, and 28 are connected to the inputs of the digital computing unit. The output of element 2 OR 22 is connected to one of the inputs of the trigger 23, the second input of which is connected via a Start button to the common bus. The trigger output is connected to the input of the indicator 25 and an additional input of the ADC 28.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Напряжение U(f), пропорциональное свипируемой частоте, логарифмируется усилителем 18, ограничивается снизу ограничителем 19 и поступает на вход компаратора 21. При превышении сигнала lgU(f) уровня ограничения, задаваемого источником 20 опорного напряжения,компаратор переводит блок 15 в режим хранения текущего значения напряжения на его входе. При этом сигнал на выходе блока 16 вычитания имеет вид lgU|E(f)J-lglO (f₀ )]. На втором входе нульоргана сигнал имеет вид lgUff)-lgU(f₀). При выполнении условия ige/ -ί f=0~ ^и Одинаковых коэффициентах усиления усилителей 14 и 18 при равенстве сигналов на входах нульоргана на его выходе формируется сигнал, поступающий на один из входов элемента 2 ИЛИ. При частотах генератора f?f₀ на выходе компаратора 21 установлен нулевой уровень, который является сигналом разрешения на втором входе элемента 2 ИЛИ для опрокидавания триггера 23. При нажатой ’ кнопке 24 импульсом нуль-органа на линейном участке зависимости ig[u(e )l=F[i_gu(f)] опрокидывается триггер 7 ,-ри этом срабатывает 1й8“ 1 индикатор О. Если условие „=’ lgf / f=0 ³ 1265656 . 4 =1 не выполняется, элемент 2 ИЛИ ос- он снабжен блоком перемножения, двутается открытым и триггер остается мя логарифмическими усилителями, зав первоначальном состоянии. поминающим блоком, блоком вычитания,The voltage U (f), which is proportional to the sweep frequency, is logarithmized by the amplifier 18, bounded from below by a limiter 19 and fed to the input of the comparator 21. When the signal lgU (f) is exceeded, the limit level set by the reference voltage source 20, the comparator puts the block 15 into the current value storage mode voltage at its input. In this case, the signal at the output of the subtraction unit 16 has the form lgU | E (f) J-lglO (f ₀ )]. At the second input of the null organ, the signal has the form lgUff) -lgU (f ₀ ). When the condition ige / -ί f = 0 ~ ^{and the} same amplification factors of the amplifiers 14 and 18 are fulfilled, when the signals at the inputs of the null organ are equal, a signal is generated at its output that comes to one of the inputs of the OR element 2. At generator frequencies f? F _0, the output of comparator 21 is set to a zero level, which is a resolution signal at the second input of element 2 OR to topple trigger 23. When button 24 is pressed, a zero-organ pulse in the linear section of the dependence ig [u (e) l = F [i _g u (f)] flips trigger 7, - in this case 1-8 “1 indicator O. If condition“ = 'logf / f = 0 ³ 1265656 is triggered. 4 = 1 is not satisfied, element 2 OR it is equipped with a multiplication unit, doubles open and the trigger remains me logarithmic amplifiers, in the initial state. commemorative block, subtraction block,

Изменяя уровень ограничения огра-; ничителя 19, условие срабатывания .5 триггера устанавливается в среднее, положение диапазона срабатывания индикатора.By changing the ogra- restriction level; nickel 19, trigger condition .5 of the trigger is set to the middle position of the indicator trigger range.

Сигналы, поступающие на входы вычислительного блока, обрабатывают- 10 ся по формулам, откуда определяются искомые параметрыThe signals arriving at the inputs of the computing unit are processed according to the formulas from where the desired parameters are determined

Τε-ξ7Κέ+2ε(·<^1 e-TfJ ’ _e[i-(i_:p)re(fo)/M^,,,3 _ ¹⁵ где' б , £ - проводимость и диэлектрическая проницаемость измеряемых включений; 20 £_о - диэлектрическая проницаемость матрицы;Τε-ξ7Κέ + 2ε (· <^ 1 e-TfJ '_e [i- (i _: p) re (fo) / M ^,,, 3 _ ¹⁵ where' b, £ are the conductivity and dielectric constant of the measured inclusions; 20 £ _o is the dielectric constant of the matrix;

- диэлектрическая проницаемость воздуха;- dielectric constant of air;

р - объемная плотность вклю- 25 чений.p is the bulk density of inclusions 25.

Claims

The invention relates to electrical measuring technology, can be used for non destructive contact. The role of the parameters of heterogeneous media in which conductive inclusions are contained is an improvement of the stand according to the authors. St. K381044. The purpose of the invention is to reduce the measurement time. The drawing shows the block diagram of the device. . The device contains a sweep generator 1, exemplary capacitors 2 and 3, an exemplary sensor 4 and a measuring sensor 5 into which the controlled medium 6 is placed, a dividing unit 7, a phase meter 8 ,. phase shifters 9 and 10, phase meters 11, dividing unit 12, multiplication unit 13, logarithmic amplifier 14, storage unit 15, subtraction unit 16, nullorgan 17, logarithmic amplifier 18, limiter 19, reference source 20, comparator 21, element 2 OR 22, trigger 23, start button 24, indicator 25, analog-to-digital converters (ADP) 26 28, digital computing unit 29 The output of the sweep generator 1 is connected to the inputs of capacitive dividers formed by the reference capacitor 3 and the reference sensor 4, the reference capacitor 2 and measure Sensor 5, respectively. Divider outputs are connected to the inputs of dividing unit 7, the output of which is output U (6), as well as inputs of phase meter 8 and through phase shifters 9 and 10 to the input of second phase meter 11I, the outputs of phase meters are connected to inputs of second division unit 12 whose output is the output of U (tg8). The signals U. (g) and U {tgS) are fed to the inputs of multiplication unit 13, and U () to the input of A1Sh 26. The output of the multiplication unit is connected to the input of logarithmic amplifier 14, the output of which is connected to the storage input 15 and 15 inputs of the subtraction unit 16, the second input of which is connected to the output of the block 15. The output of the subtraction unit is connected to one of the inputs of the zero-organ 17, and the output of the multiplication unit is connected to the input of the ADC 27. The signal U (f) from the additional output-sweep generator 1 is fed to the inputs of a logarithmic amplifier 18, the output of which is connected to one in ohm limiter 19. The second input of the limiter is connected to the output of the source 20 of the reference voltage, and the output of the limiter to one of the inputs of the comparator 21 and the second input of the zero-organ. The second input of the comparator 21 is connected to the common bus, and the output is connected to the control input of the unit 15 and one of the inputs of the element 2 OR 22, the second input of which is connected to the output of the null organ. Moreover, the input of the logarithmic amplifier 18 is connected to the input of the ADC 28, Bykhoda ADC 26, 27 and 28 are connected to the inputs of the digital computing unit. The output of element 2 OR 22 is connected to one of the inputs of the trigger 23, the second input of which is connected to the common length through the Start button. The trigger output is connected to the input of the indicator 25 and the additional input of the ADC 28. The device operates as follows. The voltage U (f), proportional to the sweeping frequency, is logarithmized by amplifier 18, is bounded below by limiter 19 and is fed to the input of comparator 21. When the signal lgU (f) exceeds the limit level specified by reference voltage source 20, the comparator converts block 15 to the current storage mode voltage values at its input. In this case, the signal at the output of subtraction unit 16 has the form lgU | () -IgUf f (foO the second input of the nullorgan signal has the form lgU (f) -lgU (fg). If condition 2 is satisfied, the same gain factors of amplifiers 14 and 18 with equal signals at the inputs of the nullorgan, a signal is generated at its output from the inputs of the OR element 2. At the generator frequencies fjfp, the output of the comparator 21 is set to zero, which is the signal of the resolution at the second input of the OR element 2 for tipping the trigger 23. When the button 24 is pressed, a zero-body pulse on the linear portion of the dependence (e .) (f) j trips over ger-:; ,,; 7with this, the indicator triggers, -5. If the condition Igf / 1 is not fulfilled, element 2 of the HW remains open and the trigger remains in the original state. When the limit level of the limiter 19 changes, the trigger condition is set to average, position of the indicator trigger range. Signals arriving at the inputs of the computing unit are processed using the formulas, from which the desired parameters rt 3e (fo) re (fol-eelf 2ig, 8th) are determined. Ge-8; pT + 2eG1-;) .. (1-p) Ge (Go) lrf; T fJT pTferf: T7e; p where G, is the conductivity and dielectric constant; measurable inclusions; fj, is the dielectric constant of the matrix; 01 is the dielectric constant of air; bulk density of inclusions. Claims for measuring the frequency characteristics of the dielectric properties of substances) by author. St. No. 381044, differing from the fact that, in order to reduce the measurement time. it is equipped with a multiplication unit, two logarithmic amplifiers, a storage unit, a subtraction unit, a null organ, a lower variable level limiter, a comparator, OR element 2, a trigger, an indicator and a digital computing unit with analog-digital converters, the output of the division unit through serially connected multiplication unit and the first analog amplifier are connected to the noninverting input directly and through the storage unit to the inverse input of the subtracting unit, output connection a zero-organ with one input, a sweep-generator output, through: t a second logarithmic amplifier and a lower variable level limiter connected in series with another input of the zero-organ and with one input of the comparator, the other input of which is connected to the common bus, and the output is connected with a storage unit and with one input of element 2 OR, the second input of which is connected to the output of the null organ, and the output of element 2 OR through a trigger is connected to the indicator and to the digital computing unit, the inputs of which are connected to the outputs a tax computing units and multiplication unit through analog-digital converters.