SU1368816A1 - Устройство дл измерени диэлектрической проницаемости - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в частотных измерительных системах контрол  кинетики полимериза- ционных процессов. Цель изобретени - повышение точности измерени . Устройство содержит электроды 1-3, переключатель 4, измерительный генератор 5, генератор 10 опорной частоты , реверсивный счетчик 7, индикатор 13 и блок 14 управлени . Введение вентилей 6, 8 и 12, реверсивных счетчиков 9 и 11 и предложенное выполнение блока 14 управлени  исключают вли ние влажности и температуры окружающей среды на результаты измерени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л со о: 00 00 05

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  измерени  диэлектрической проницаемости полимерных материалов, а также в частотных измерительных системах контрол  кинетики полимериза- ционных процессов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  путем исклю чени  вли ни  влажности и температуры окружающей среды.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства дл  измерени  диэлектрической проницаемости; на фиг.2 - блок-схема блока управлени .

Устройство дл  измерени  диэлектрической проницаемости (фиг.1) содер жит дополнительный электрод 1, основ ные электроды 2 и 3, переключатель 4 измерительный генератор 5, первый вентиль 6, первый реверсивный счетчик 7, второй вентиль 8, второй реверсивный счетчик 9, генератор 10 опорной частоты, третий реверсивный счетчик 11, третий вентиль 12, индикатор 13, блок 14 управлени . Причем основные электроды 2 и 3 соединены с измерительным генератором 5, дополнительный электрод 1 при помощи переключател  4 соединен с входами измерительного генератора 5, выход которого через вентиль 6 соединен с первым входом первого реверсивного счетчика 7. Выход вентил  8 соединен с первым входом второго реверсивного счетчика 9. Выход генератора 10 опорной частоты соединен с вентилем 8 и 12, выходы которых соединены соответственно с вторым 9 и третьим 11 реверсивными счетчиками, второй выход счетчика 11 подключен к индикатору 13 результата измерени , выход переполнени  первого реверсивного счетчика 7 и выходы второго 9 и третьего 11 реверсивных счетчиков соединены с блоком 14 управлени . Измерительные электроды 1-3 прикладываютс  к исследуемому материалу.

Блок 14 управлени  содержит кнопку 15 управлени , RS-триггер 16,формирователь 17 сигнала сброса, блок. 18 выделени  переднего фронта, элемент И 19, элемент ИЛИ 20, делитель 21 с переменным коэффициентом делени , одновибратор 22, двоичный делитель 23 и преобразователь 24 кода, при этом подвижный контакт кнопки соединен с общей шиной устройства, а

два неподвижных - соответственно с S-входом и R-входом RS-триггера 16, пр мой выход которого соединен с фор- ( мирователем 17 сигнала сброса и первым входом блока 18 выделени  переднего фронта, инверсный выход триггера 16 соединен с вторым входом блока 18 и блокирующим входом делител  21 с 10 переменным коэффициентом делени , выход блока 18 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 20, выход которого соединен с входом одновибратора 22 и счетным входом делител  21 с 15 переменным коэффициентом делени , а выход одновибратора 22 соединен с входом двоичного делител  23, выходы

которого соединены с выходами преобразовател  24 кода, выходы которого 20  вл ютс  выходами блока 14 управлени , а выход делител  21 с переменным коэффициентом делени  соединен с четвертым входом элемента И 19, первые три входа которого  вл ютс  вхо25 дами блока 14 управлени , выход элемента И 19 соединен с первым входом элемента ИЛИ 20.

Устройство работает следующим образом .

30 В первом такте электроды 1-3 измерительного конденсатора наход тс  в среде с известной диэлектрической проницаемостью f (например, в воздухе ). После подключени  кнопкой 15

.jg управлени  подвижного электрода к К-входу триггера 16 срабатывает формирователь 17 сигнала сброса и подаетс  сигнал Сброс дл  установлени  всех счетчиков в исходное состо ние.

40 Далее сигнал через блок 18 вьщелени  переднего фронта, элемент ИЛИ 20 и одновибратор 22 поступает на двоичный делитель 23, преобразователь 24 кода и через выход управлени  за45 писью кода в реверсивном счетчике 7 записываетс  код N,, а по выходу переключатель 4 устанавливаетс  в положение а . После этого открываютс  вентили 6 и 8. Частота измерительно5Q го генератора 5 через вентиль 6 поступает на вход реверсивного счетчика 7, работающего на вычитание. Образцова  частота от генератора 10 через вентиль 8 поступает на вход ре55 версивного счетчика 9, работающего на сложение. При обнулении вычитающего счетчика 7 импульс переполнени  поступает на блок 14 управлени , который закрывает вентили 6 и 8 и устанавливает в счетчике 7 код N, счетчике 9 набираетс  код

N f -Т f.

1В

N.

Т N -Т

16

16

где Гр - частота образцового генератора; врем  работы счетчика 7 до обнулени ; период частоты измерительного генератора 5;

N, - емкость счетчика 7. Во втором такте блок 14 управлени  устанавливает переключатель 4 в положение 6 и открывает вентили 6 и 12, Электроды 1-3 наход тс  в среде с диэлектрической проницаемостью . Счетчик 7 работает на вычитание, а счетчик 11 - на сложение. При обнулении счетчика 7 импульс переполнени  поступает в блок 14 управлени  который закрывает вентили 6 и 12 и устанавливает в счетчике 7 код N. В счетчике 12 набираетс  ход

N f . Т„ f

7В

N

1

де

Tj ДО

врем  работы счетчика 7 обнулени ;

период частоты измерительного генератора 5; емкость счетчика 7. Величины N, и N

Т -

Чв

N, ов

, .. .. или число разр - реверсивного счетчика зависит от

величины образцовой частоты f, необходимой точностью измерени , быстродействием , требуемым диапазоном измерени  проницаемости, и определ етс  выражением

368816

триггера 16 сигнал запуска через блок 18 устанавливает переключатель 4 в положение ч и открывает вентили 6 и 8 (установка счетчиков на нуль по шине Сброс не происходит). Счетчики 7 и 9 работают на вычитание. При обнулении счетчика 9 его импульс пе- реполнени  поступает на блок 14 уп- 10 равлени , который закрывает вентили.

6и 8, переписывает код из счетчика

7в счетчик 9 и устанавливает в счетчике 7 код с  код

N,

В счетчике 9 набирает0

N,x N,- N,- N,T N

N, f,, N,-N.

,,(f,B-df,, ) N,Tie f ,.

N . fie

. N,T,Bf,,

,

где Т

1В

4f.

1В

25

30

1;

изменение частоты из11

мерительного генератора 5 в зависимости от диэлектрической проницаемости fj( исследуемого материала.

В. четвертом такте электроды 1-3 измерительного конденсатора приставлены к исследуемому образцу. Сигнал с блока 14 управлени  устанавливает переключатель 4 в положение S и открывает вентили 6 и 12. Счетчики 7 и 11 работают на вычитание. После 35 обнулени  счетчика 11 его импульс переполнени  поступает в блок 14 управлени , который закрывает вентили 6 и 12 и переписывает код из счетчика 7 в счетчик 11. В счетчике 11 набираетс  следующее значение кода:

40

где

N,,2 с/

,,,

U

макс

погрешность дискретности измерени ;

чувствительность измери- тельных конденсаторов к диэлектрической проницаемости; максимальное значение из мер емой диэлектрической проницаемости.

В третьем такте электроды 1-3 измерительного конденсатора пристав лены и исследуемому образцу с диэлетрической проницаемостью 1, После подключени  кнопкой 15 управлени  подвижного контакта к S-входу

N,- Njf, N,To

2 j- г 7Б

N,T,

f.efj ,

N - т

IN i

f,.

N,N ,T,,

(f j-dfj,

)

TTB X

1Ъ

врем  работы счетчика 1 1 до обнулени ; изменение частоты измерительного генератора.

В п том такте блок 14 управлени  открывает вентили 8 и 12. Импульсы от генератора 10 опорной частоты поступают на счетчики 9 и 11, которые работают на вычитание. При обнулении счетчика 9 импульс переполнени  поступает в блок 14 управлени , который закрывают вентили 8 и 12. В счетчике 11 остаетс  результат измерени , который по вл етс  на индикаторе 13 результата измерени 

Npe, N,,- N,,

N - м

Следовательно, результирующий код пропорционален разности отношени  частоты измерительного генерйтора при измерении с электродами-, прикладываемыми к исследуемому материалу, и в среде с известной диэлектрической проницаемостью. Изменение крутиз ны преобразовани  измерительного кон денсатора, одинаково вли ющее как на величины в знаменателе, так и в числителе, сокращаетс . При вычитании также исключаетс  вли ние температурного дрейфа измерительного генератора .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1 . Устройство дл  измерени  ди- злектрической проницаемости, содержа щее измерительный конденсатор, имеющий два основных электрода, соединенных с входами, измерительного генератора и один дополнительный элект род, через переключатель электродов соединенный с основными электродами, первый реверсивный счетчик, индикатор , генератор образцовой частоты, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены три вентил  и два реверсивных счетчика, причем выход генератора образцовой частоты через второй и третий вентили соединен с первыми входами второго и третьего реверсивных счетчиков, входы управлени  первого, второго и третьего вентилей соединены с вторым, четвертым и п тым выходами блока управлени , вход первого вентил  соединен с выходом измерительного генератора, а выход - с входом первого реверсивного счетчика, вход предварительной

   1368816б

   записи кода которого соединен с третьим выходом блока управлени , первый выход первого реверсивного счетчика

   соединен с входом перезаписи кода ь

   второго реверсивного счетчика, второй выход соединен с входом перезаписи кода третьего реверсивного счетчика , а третий выход первого ревер д сивного счетчика и первые выходы

   второго и третьего реверсивных счетчиков соединены с первым, вторым и третьим входами блока управлени , первый выход которого соединен с

   5 переключателем электродов, а второй выход третьего реверсивного счётчика соединен с индикатором.
2. 2. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок управ-

   2Q лени  содержит RS-триггер, формирователь сигнала сброса, блок выделени  переднего фронта, элемент И, элемент ИЛИ, делитель с переменным коэффициентом делени , одновибратор, двоич25 ный делитель, преобразователь кода и кнопку управлени , котора  подвижным контактом соединена с общей шиной устройства, а два неподвижных контакта соединены соответственно с S-вхо- - 30 Д R-входом RS-триггера, пр мой

   выход которого подключен к входу формировател  импульса сброса и к первому входу блока вьщелени  переднего фронта, инверсный выход подключен к блокирующему входу делител  с переменным коэффициентом делени  и второму входу блока выделени  переднего фронта, выход которой соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора

   35

   40

   45

   и со счетным входом делител  с переменным коэффициентом делени , выход однопибратора соединен с входом двоичного делител , выходы которого соединены с входами преобразовател  кода , выходы которого  вл ютс  выходами блока управлени , а выход делител  с переменным коэффициентом делени  соединен с четвертым входом элемента И, первые три входа которого эи

    вл ютс  соответствующими входами

   блока управлени  и выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ.

   J

   Ы1

   f6

   L

   cpue.Z