SU1624359A1

SU1624359A1 - Устройство дл измерени диэлектрических характеристик веществ

Info

Publication number: SU1624359A1
Application number: SU884628026A
Authority: SU
Inventors: Юрий Владимирович Подгорный; Александр Александрович Шахматов; Геннадий Петрович Глазырин
Original assignee: Предприятие П/Я В-8855
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1991-01-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол диэлектрических параметров жидких и твердых веществ, диэлектрические потери в которых моУут измен тьс в широком диапазоне. Цель изобретени - повышение ов 83 Э- Еьл дом ие точности при измерении малых значений тангенсов угла потерь при одновременном расширении диапазона измер емых величин . Устройство содержит задающий генератор 1, блок 2 двухполюсников св зи, коммутаторы 3,6, блок 4 конденсаторов, блок 5 сменных индуктивностей, амплитудные детекторы 7, 11, блок 8 автоматической настройки измерительного контура в резонанс , блок 9 управлени , выполненный на основе микроЭВМ, блок 10 измерени потерь , управл емый масштабный усилитель 12, преобразователь 13 емкость-частота. Выходна частота блока 10 не зависит от колебаний напр жени на выходе генератора 1, а вл етс пропорциональной коэффициенту передачи измерительного преобразовател , образованного последовательно включенными двухполюсником 2 св зи и измерительным контуром. 1 ил. сл с

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля диэлектрических параметров жидких и твердых веществ, диэлектрические потери в которых могут изменяться в широких пределах.

Целью изобретения является повышение точности при измерении малых значений тангенса угла потерь при одновременном расширении диапазона измеряемых значений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения диэлектрических характеристик веществ.

Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ содержит задающий генератор ! блок 2 двухполюсников связи, первый коммутатор 3, блок 4 конденсаторов и блок 5 сменных индуктивностей, связанный с блоком 4 конденсаторов через второй коммутатор 6, первый амплитудный детектор 7, вход которого соединен с вторым входом блока 4 конденсаторов, блок 8 автоматической настройки измерительного контура в резонанс, блок 9 управления, выполненный на основе микроЭВМ, блок Юизмерения потерь, выполненный в виде преобразователя напряжение-частота, второй амплитудный детектор 11, связанный с выходом задающего генератора 1, управляемый масштабный усилитель 12, выход которого соединен с управляющим входом блока 10 измерения потерь, преобразователь 13 емкость-частота, включенный между блоком 9 управления и блоком 4 конденсаторов.

Блок 10 измерения потерь, выполненный в виде преобразователя напряжениечастота со сбалансированным зарядом и разрядом, содержит интегратор 14, генератор 15 тока разряда, переключатель 16 тока, пороговый детектор 17, включенный между выходом интегратора 14 и блоком 18 цифрового преобразователя, выход которго связан с управляющим входом переключателя 16 тока.

Информационными входом и выходом блока 10 измерения потерь являются соответственно вход интегратора 14, соединенный с выходом первого амплитудного детектора 7, и выход блока 18 цифрового преобразования. Управляющим входом блока 10 является вход генератора 15 тока разряда, соединенный с выходом управляемого масштабного усилителя 12. Выход блока управления соединен с управляемыми входами коммутаторов 3 и 6, масштабного усилителя 12. Задающий генератор 1 связан с блоками 4,5 через блок 2 двухполюсников связи и коммутаторы 3,6.

Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ работает следующим образом.

По сигналу блока 9 управления коммутаторами 3 и 6 к генератору 1 автоматически подключаются соответствующие заданной частоте и диапазону измерения тангенса угла потерь двухполюсник связи задающего генератора с измерительным контуром в блоке 2 и катушка индуктивности в блоке 5. Далее блок 8 автоматически настраивает контур в резонанс, в результате изменение емкости датчика в блоке 4 конденсаторов компенсируется емкостью измерительного конденсатора. Блок 3 управления периодически подключает измерительный конденсатор к преобразователю 13 емкое ть-частота, выход которого связан с информационным вхо дом блока управления.

Информация об измеряемых потерях в заполняющем емкостной датчик исследуемом веществе в виде коэффициента А передачи измерительного преобразователя, образованного двухполюсником связи и измерительным контуром, преобразуется блоком 19 измерения потерь в частоту и поступает в блок управления для обработки.

Диэлектрическая проницаемость исследуемого вещества вычисляется по отношению измеренных емкостей датчика до заполнения Со и посла С_х. Проводимость д_х, эквивалентная потерям, в исследуемом веществе определяется по формуле где fga и fg_X - частоты на выходе блока измерения потерь соответственно до заполнения датчика веществом и после, пропорциональные коэффициентам передачи А_о и А_х.

Рассмотрим, каким образом в изобретении исключается влияние нестабильности напряжения на выходе генератора 1 на результат измерения диэлектрических потерь. В преобразователях напряжение - частота со сбалансированным зарядом и разрядом выходная частота fg связана с входным преобразуемым напряжением U следущим соотношением или где (J - входное измеряемое напряжение;

Riuit - входное сопротивление интегратора 14;

I or ι - ^ток разряда, задаваемый г^л (оратором 15 тока;

f₇ - частота такгооого гене штора.

Генератор 15 тока Ion фактически представляет источник напряжения с резистором

I 1'ОП

Ion — -р—· · 13)

Поп

В изобретении в качестве источника опорного напряжения испсльзуегся выход, второго амплитудного детектора 11. вход которого соединен с выходом задающего генератора 1, т.е. опорное напряжение равно амплитуде Е на выходе генеоаторг. 1 (Uon =- Е).

Учитывая, что напряжение U на входе блока 10 измерения потерь связано с напряжением на выходе генератор·.! Ъссотношением

IJ = Е · А, из (2) и (3) получим fj · А-g 'Ren · (4)

Пинт

Из (1) видно, что выходная частота блок.а 10 измерения потерь не зависит от колебаний амплитуды напряжения Е на выходе генератора 1,а является пропорциональной коэффициенту передали изм^прагельного преобразователя, образованного последовательно включенными двухполюсником 2 связи и измерительным контуром, т.е, при настроенно?·-, в резонанс контуре зависит только сп проводимости д_х. эквивалентной диэлектрическим потерям в исследуемом веществе.

При bi 1ходе измеряемого значе ния д_х да выбранный диапазон блоком управления коммутаторами 3 и 6 автоматически включаются двухполюсник 2 связи и катушка 5 индуктивности, соответствующие требуемому диапазону измерение проводимости (д_х) и обеспечивающие оптимальную точность измерения диэлектрической проницаемости (г_х).

При задании новой частоты измерения к измерительному контуру также автоматически подключаются соответствующие катушка индуктивности и двухполюсник связи.

Пои смене частоты и диапазонов измерения напряжение на выходе генератора может существенно изменяться.

С целью сохранения масштаба пр - образования блоком 10 измерения потерь □ изобретении соответственно автоматически изменяется коэффициент усиления масштабного усилителя 12. включенного между выходом амплитудного детектора 11 и управляющим входом генератора 15 гака.

Claims

Устройство для измерения диэлектрических харак- еристик веществ, содержащее задающий генератор, выход которого последит-г, ел ш-ю соединен с блоком двухполюсников. первым коммутагооом, блоком хонле-юатэрон. первым амплитудным дето тс лк: ь -е,·' · ¹ д м,- ·- блок измерения потерь, интегратором ;срс<ис.ым детектором и блоком цифрового преобразователя и блоком уПрЗ'Ц.пния, Г 1 ГЩО'Э СЫХОД ПС )ЗСго емплитудного ретю.терз соог’инен ч· з блок автомат·,·ή·-.кой нэстрзйг.и из:ш;ιельн; ю контур-! В ^г?· - ’ ОН а · · О с вторим ПУОДОГЛ блока конленсатор-сй. сгорай выход блока конденсаторов соединен через второй коммутатор с блоком смешны:: индуктивностей, третий выход блока конденсаторе:-' соединен через преобразователь е.чке ;.ть - -члетота с вторым в-одом блока управления первый и второй ВЫХОДЫ блгш·· УП; -чвеения СООТПСТГ. 'Г вино соединены с зг···· · ’..,·!цим·: -тхс дами первого и вторе·'!) комг/угаглров. переключатель тока, вхот:·щий в бшы измерения потерь, первый вход ксюр-эго соеди-щн с вы <.одом генератор·...· токэ о-э зря да, управляющий ВХОД ΚΟ’.ΟΡΟΓΟ со-здинен С вторым : .'ХЛДОМ блока цифаор-эго преобразователя, выход которого соединен с входом интегратора, о т л и ч э ю щ е е с я т^м. что, с целью повышения точности при ι смерении малых значений тангенса угла оспорь пои одновременном расширении диапазона измеряемых значений, введены последовательно г.оеди-.CHHt е второй амплитудный детектор и масштабный усилитель, причем вход второго амплитудного детое шра соединен с выходом задающего генератора, выход !':с ! абного усилителя соединен с управляющим .-ходом генератора тока разряда а управляющий вход масштабного усилителя соединен с третьим выводом блока управление.