SU1567954A1

SU1567954A1 - Диэлькометрический анализатор

Info

Publication number: SU1567954A1
Application number: SU874344606A
Authority: SU
Inventors: Юрий Владимирович Подгорный
Original assignee: Предприятие П/Я В-8855
Priority date: 1987-12-16
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1990-05-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени диэлектрических параметров жидких и твердых веществ. Цель изобретени - повышение точности измерений при одновременном повышении быстродействи и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит высокочастотный генератор, емкостный датчик, включенный в LC-контур с модулирующим и компенсирующим конденсаторами, модул тор, демодул тор, RC-триггер, накопитель, преобразователь емкость - частота, блок управлени , суммирующий и реверсивный счетчики, функциональный преобразователь, логические схемы И и ИЛИ. Повышение точности измерений достигаетс за счет независимости измеренного значени от порога чувствительности демодул тора. Расширение функциональных возможностей достигаетс за счет измерени дополнительного параметра - активнойй проводимости материала. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к измеритель ной технике и может быть использовано дл измерени диэлектрических параметров жидких и твердых веществ, диэлектрические потери в которых могут измен тьс в широких пределах.

Цель изобретени - повышение точности измерени диэлектрических параметров при одновременном повышении быстродействи и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена принципиальна схема диэлькометрического анализатора; на фиг.2 - резонансные характеристики контура, иллюстрирующие принцип действи предлагаемого диэлькометрического анализатора (а - резонансна характеристика LC-контура t

при незаполненном датчике, b - резонансна характеристика LC-контура при датчике, заполненном анализируемой пробой с эквивалентной проводи- .мостью gx).

Диэлькометрический анализатор содержит высокочастотный генератор 1, измерительный контур 2, состо щий из катушки 3 индуктивности, емкостного датчика 4, компенсирующего кон- денсатора 5, модулирующего конденсатора 6, модул тор 7, выход кото- . рого св зан с управл ющим входом модулирующего конденсатора 6, демодул тор 8, статический синхронный RS-триггер 9, входы которого Сброс и Установка св заны с выходами модул тора 7, накопитель 10, дополниСЛ

05

Ю СЛ 4

тельный конденсатор 11, управл ющий вход которого св зан с выходом накопител и управл ющим входом компенсирующего конденсатора 5, преобразователь емкость - частота 13, вход которого св зан с дополнительным конденсатором II, блок 13 управлени вход которого св зан с выходом статического синхронного RS-триггера 9 и входом накопител 10, два счетчика 14 и 15 импульсов, функциональный преобразователь 16, вход которого св зан с выходом реверсивного счетчика 14, три схемы И 17, 18 и 19, схему ИЛИ 20 и блок 21 индикации, первый вход которого св зан с выходом функционального преобразовател 16, а второй БХОД - с выходом суммирующего счетчика 15 импульсов.

Первые входы схем И 17, 18 и 19 св заны с выходом преобразовател емкость - частота 12, С первым выходом блока 13 управлени св заны один из входов схемы ИЛИ 20 и второй вход схемы И 17, а ее выход - с входом обратного счета реверсивного счетчика 14, вход пр мого счета которого св зан с выходом схемы И 18, второй вход которой св зан с вторым выходом блока 13 управлени и вторым входом схемы ИЛИ 20. Выход схемы ИЛИ 20 св зан с вторым входом схемы И 19, выхо которой св зан с входом суммирующего счетчика 15.

Блок 13 выполнен как управл ющий блок стандартного частотомера, работающего в режиме внешнего запуска от RS-триггера 9. Функциональный преобразователь 16 может быть выполнен в виде матрицы, адресные входы которой св заны с выходом счетчика 14, а выход - с блоком 21 индикации,

Диэлькометрический анализатор работает следующим образом.

На измерительный LC-контур 2 с выхода генератора 1 поступает высокочастотное напр жение. При изменении емкости датчика 4 (например, после заполнени исследуемым веществом) LC-контур расстраиваетс относительн частоты ВЧ-генератора. Вследствие неравенства коэффициентов передачи измерительной схемы при двух значени х емкостей модулирующего конденсатора 6 высокочастотное напр жение на контуре модулируетс по амплитуде. Изме нение емкости конденсатора осуществл етс пр моугольными импульсами,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

поступающими вместе с напр жением смещени с выхода модул тора 7.

Демодул тором 8 выдел етс и усиливаетс низкочастотна огибающа ВЧ-напр жени на измерительном LC- контуре. Частота сигнала на выходе демодул тора 8 равна частоте модул тора 7, а его фаза и амплитуда завис т от знака и величины расстройки измерительного LC-контура 2 относительно частоты генератора 1.

К симметричным выходам модул то ра 7 подключены входы Установка и Сброс статического синхронного RS- триггера 9. Тактовый вход RS-триггера

9св зан с выходом демодул тора 8,

а следовательно, состо ние RS-триггера зависит от фазы сигнала на выходе демодул тора,

Напр жение на выходе накопител 10, подключенного к выходу триггера 9, после установки последнего измен етс таким образом, чтобы изменить емкость компенсирующего конденсатора Ь в сторону изменени знака рассогласовани резонансной частоты измерительного контура 2 относительно частоты генератора 1. При этом глубина модул ции высокочастотного сигнала на измерительном контуре начинает уменьшатьс . С уменьшением глубины модул ции ниже зоны нечувствительности демодул тора 8 сигнал на иыходе демодул тора исчезает. Однако изменение напр жени на выходе накопител

10и, следовательно, резонансной частоты контура 2 продолжаетс до тех пор, пока не изменитс фаза модул ции напр жени на LC-контуре 2, глубина модул ции вновь не превысит зоны нечувствительности демодул тора.8. После этого на выходе демодул тора по вл етс сигнал противоположной фазы, который измен ет состо ние RS-триггера 9. Напр жение на выходе накопител и емкости конденсаторов 5 и 11 будут измен тьс в противоположную сторону вплоть до нового изменени фазы- сигнала на выходе демодул тора 8.

Таким образом, в установившемс режиме имеют место периодические колебани емкости компенсирующего 5 и дополнительного 11 конденсаторов около среднего значени , соответствующего резонансу измерительного LC-контура , т.е. максимальное отклонение емкости компенсирующего конденсатора 5 от резонансного значени зависит от

пороговой чувствительности Д11 демодул тора и от добротности Q измерительного LC-Koiuypa. Частота переключений RS-триггера 9 определ етс посто нной времени накопител 10, порогом чувствительности демодул тора 8 и добротностью измерительного LC-контура и выбираетс значительно ниже частоты модул тора.

При переходе RS-триггера 9 в единичное состо ние блок 13 управлени , предварительно очистив, запускает счетчики 14 и 15. При этом в счетчиках фиксируетс значение частоты FMOIK.C преобразовател емкость - частота 12, соответствующее максимальной за период емкости конденсаторов 5 и 11.

Сброс счетчиков 14 и 15 осуществл етс через дифференцирующую КС- цепь, вход которой св зан с первым выходом блока 13 управлени через ин- врртор (дифференцирующа RC-цепь на чертеже не показана).

При переходе RS-триггера 9 в нулевое состо ние блок управлени запускает счетчики 14 и 15, не очища их от предыдущей информации. Так как в этот момент значение частоты /иич преобразовател емкость частота 12 соответствует минимальной за период емкости конденсаторов 5 и 11, то в суммирующем счетчике 15 фиксируетс количество импульсов, пропорциональное сумме частот

N/

акс+

мин

), а в реверсивном

счетчике 14 - количество импульсов, пропорциональное разности частот а (лед« Гмин;,

«|

При линейном преобразователе и

при выбранных соответствующим образом крутизне преобразовани и времени счета можно достичь того, что в счетчике 15 будет записано число импульсов, равное емкости ко,шенси- рующего конденс-атора 5 в момент резонанса измерительно о контура NC С 0,5 (Сма1СС+ С), а в реверсивном счетчике 14 будет записано число импульсов NO, равное разности емкостей компенсирующего конденсатора в моменты переключени синхронного RS-триггера 2ДС С,- CMWH Nj.

При очередном переключении триггера в единичное состо ние измерительна информаци из счетчиков пере0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

носитс в блок 21 индикации, после чего счетчики очищаютс и цикл повтор етс . При этом информаци об измер емой проводимости g, эквивалентной потер м в анализируемом продукте, на вход блока 21 индикации поступа ет через функциональный преобразователь 1 6.

Claims

Формула изобретени

Диэлькометрический анализатор, содержащий емкостный датчик, включенный , в измерительный LC-контур с модулирующим и компенсирующим конденсаторами , задающий генератор, св занный с измерительным LC-конту- ром , модул тор, демодул тор, статический синхронный RS-триггер, накопитель, блок индикации, преобразователь емкость - частота с включенным на входе дополнительным конденсатором, управл ющий вход которого св зан с управл ющим входом компенсирующего конденсатора и выходом накопител , отличающийс тем, что, с целью повышени точности при одновременном повышении быстродействи и расширении функциональных возможностей , в него дополнительно введены два счетчика импульсов - реверсивный и суммирующий, функциональный преобразователь , вход которого св зан с выходом реверсивного счетчика импульсов , три схемы И, схема ИЛИ и блок управлени , причем вход блока управлени св зан с выходом статического синхронного RS-триггера и входом накопител , а первый выход св зан с первыми входами схемы ИЛИ и первой схемы И, второй вход которой св зан с выходом преобразовател емкость - частота и первыми входами второй и третьей схем И, второй вход третьей схемы И св зан с выходом схемы ИЛИ, второй вход которой св зан с вторым выходом блока управлени и вторым входом второй схемы И, выход которой св зан с входом пр мого счета реверсивного счетчика, вход обратного счета которого св зан с выходом первой схемы И, а выход третьей схемы И св зан с входом суммирующего счетчика импульсов, выход которого св зан с вторым входом блока индикации, первый вход которого св зан с выходом функционального преобразовател .

Ш

Фиг. I

IFF:;

Фиг. 2