SU1762211A1 - Устройство определени составл ющих диэлектрической проницаемости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  определени  составл ющих диэлектрической проницаемости Использование: контроль материалов, например, влажности Сущность изобретени : устройство содержит генератор, измерительный мост, в одно из плеч которого включены емкостный преобразователь и через коммутационный элемент образцовый резистор и измерительный прибор. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области измерений и может быть использовано при электрическом измерении физических параметров, например влажности нефтепродуктов .

Известно устройство дл  измерени  влажности , содержащее равновесный RC-мост переменного тока, включающий емкостный первичный измерительный преобразователь (ПИП) с последовательно подключенным образцовым резистором и конденсатор переменной образцовой емкости с магазином сопротивлени , включенных по последовательной или по параллельной схеме замещени  реального конденсатора с последовательно с ними соединенным образцовым резистором, образующие две параллельные RC-цепи мостовой схемы, генератор переменного напр жени , выход которого подключен к диагонали питани  моста и нуль-индикатор, вход которого подключен к измерительной диагонали моста

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность раздельного измерени  активной и реактивной составл ющих комплексного сопротивлени  ПИП, в св зи с зависимостью результата измерени  от прин той схемы замещени  емкости ПИП, котора  может не совпадать с фактической.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  автоматический влагомер, содержащий измерительный мост, в первое плечо которого включен емкостный преобразователь и параллельно ему конденсатор посто нной емкости. Недостатком устройства  вл етс  высока  погрешность измерени  диэлектрической проницаемости

Цель изобретени  - повышение точности определени .

Цель изобрс ени  достигаетс  тем, что в устройство, содержащее измерительный прибор, последовательно соединенные генератор , измерительный мост, в одно из плеч которого параллельно включены емкоТ

XI

о ю го

стный преобразователь и образцовый конденсатор , дополнительно введен коммутатор , содержащий нормально замкнутый контакт, включенный параллельно образцовому конденсатору, и нормально разомкну- тый контакт, включенный между входом емкостного преобразовател  и точкой соединени  нормально замкнутого контакта с входом образцового конденсатора.

Сущность изобретени  по сн етс  схе- мой, приведенной на чертеже.

Устройство содержит управл емый делитель напр жени  1, первичный измерительный преобразователь (ПИП) 2, конденсатор переменной емкости З.первый образцовый резистор 4, второй образцовый резистор нормально разомкнутый контакт коммутатора б, нормально замкнутый контакт коммутатора 7, коммутатор 8, включатель 9, блок управлени  10, сумматор 11, преобразователь временного интервала в код 12,вычислитель 13, блоки сравнени  14, 15, образцовый конденсатор 16.

Устройство работает следующим образом ,

Емкость ПИП заполнена воздушным диэлектриком . По команде из блока вычислени  13 блок управлени  10 замыкает на врем   tu нормально разомкнутый контакт включател  9, на схему подаетс  импульс напр жени  питани  Un длительностью tn. При этом начинают зар жатьс  соответственно емкость ПИП 2 и опорного образцового конденсатора переменной емкости 3. На блоках сравнени  14, 15 напр жени  на конденсаторах U(t) сравниваютс  с напр жением (Jo на делителе 1. Напр жение на емкости датчика 2 за врем  t достигнет значени .

.

U2 Un(1-e c ) ип-ипе R

где R - сопротивление резистора;

Сд - емкость датчика 2;

LJ2 - напр жение на емкости датчика 1;

Un - напр жение питани .

Врем , за которое напр жение на конденсаторе U2(t) станет равным напр жению Uo делител  1

l-Vr--- lR4Cg -ln Up

Uo | n r 1 --ГГ- I Un

и на выходе первого блока сравнени  14 сформируетс  импульс отрицатель- ного напр жени  длительностью ti. Врем , за которое напр жение на конденсатор 3 станет равным напр жению Uo делител  1

г -In M Uo

Un

RsCo

где Со - емкость конденсатора 3, и на выходе второго блока сравнени  15 сформируетс  импульс положительного напр жени  длительностью т.2. Импульсы ti и 12 с выходов блоков сравнени  поступают на входы блока суммировани  11, на выходе которого формируетс  импульс длительностью , равной разности длительностей входных импульсов

- t2 -ln И Uo Un

(Cg-Co),

С выхода сумматора 11 импульс длительностью Лтопоступает на вход блока преобразовани  временного интервала в код 12, а код значени  длительности импульса с блока 12 поступает на вход вычислител  13 и значение длительности импульса Дг0 высвечиваетс  на цифровом табло блока 13. Регулировкой значени  емкости Сз добиваютс  равенства Аг 0 при Сз С4 (выставл ют нуль устройства).

Длительность импульса питани  tu R4Cg, а длительность паузы между импульсами питани  tn выбирают такой, чтобы конденсаторы Сд и Со успевали полностью разр дитьс 

tn (R4 + Rg) Cg,

Затем по команде из блока 13 блок управлени  10 замыкает нормально разомкнутый контакт 6 и размыкает нормально замкнутый контакт 7 первого управл емого элемента. Параллельно ПИП 2 подключаетс  образцовый конденсатор 16. Блок управлени  10 по команде блока 13 замыкает контакт 9, на схему подаетс  импульс напр жени  питани . На выходе блока 11 сформируетс  импульс длительностью

Тобр -In I 1

Uo

Un

|R4(C2 + C16-C3)

-ln I 1 y°Un

R4Cie,

где г0бр - разность времени зар да обеих зар дных цепей при пустом ПИП.

Регулировкой сопротивлений делител  1 измен ют отношение U0/Un,выставл   требуемое значение чувствительности, например , -In И -г I 1, обеспечива 

Un

Гобр R4 Cie Const и значение тъбр запоминаетс  в блоке 13. Контакты 6, 7 привод тс  в исходное состо ние.

После выставлени  требуемой длительности импульса г0бр . значение которой индицируетс  на цифровом табло 13. ПИП заполн ют исследуемым веществом и его емкость становитс  равной Сдн. По команде с блока 3 блок управлени  10 замыкает контакт 9 и на схему подаетс  импульс напр жени  питани . На выходе блока 11 сформируетс  импульс длительностью

rg В4(СДн - Сз) R4Ca + Cie (е - 1) - Сз R4Cie( 1)r

где rg - разность времени зар да обеих зар дных цепей при заполненном ПИП, который преобразуетс  в код в блоке 12 и его значение запоминаетс  в блоке 13.

Затем по команде из блока 13 блок 10 замыкает контакт б размыкает 7. Емкость Cie подключаетс  параллельно ПИП с исследуемым веществом 2. Замыкаетс  контакт 9. На выходе блока 11 сформируетс  импульс длительностью

R4(CflH + Cl6 - Сз) Гд+ ТЪбр;

где т д - разность времени зар да обеих зар дных цепей при датчике и подключенном Cie;

тЈбр - разность времени зар да Cie и Сз, блок 12 кодирует длительность импульса т д и его значение запоминаетс  в блоке 13. Контакты 6 и 7 привод тс  в исходное состо ние .

Блок 13 вычисл ет значение f05p Tg и разность

Л Г - Гобр - ГоБр «

где Ат - разность времени зар да Cie при заполненном и пустом С2.

Таким образом осуществл етс  измерение временных интервалов Гд,г0бр,Лг. Значени  Cie. R4, ввод тс  в блок вычислени  13 выполненного в виде, например, микропроцессорного вычислительно-управл ющего

блока непосредственно в процессе настройки и регулировки диэлькометра и  вл ютс  посто нными дл  данного датчика. По этим данным блок 13 вычисл ет значение диэлектрической посто нной, ее мнимой и действительной значени  части и тангенса диэлектрических потерь. На этом цикл измерени  заканчиваетс . Диэлькометр приводитс  блоком СР в исходное состо ние и он готов к новому циклу измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство определени  составл ющих диэлектрической проницаемости, содержащее измерительный прибор, последовательно соединенные генератор,

   измерительный мост, в одно из плеч которого параллельно включены емкостный преобразователь и образцовый конденсатор, о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени , в него введен

   коммутатор, содержащий нормально замкнутый контакт, включенный параллельно образцовому конденсатору, и нормально разомкнутый контакт, включенный между входом емкостного преобразовател  и точкой соединени  нормально замкнутого контакта с входом образцового конденсатора.