SU307326A1

SU307326A1 - DEVICE FOR DETERMINATION OF PHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF SUBSTANCES

Info

Publication number: SU307326A1
Application number: SU1330450A
Authority: SU
Original assignee: Ю. М. Романенко

Description

Изобретение относитс к области измерительной техники, а именно к устройствам дл определени физико-химических характеристик веществ, преимущественно влал ности, по их диэлектрической посто нной.The invention relates to the field of measurement technology, namely, devices for determining the physicochemical characteristics of substances, mainly moisture, by their dielectric constant.

Известны устройства указанного назначени , содержащие емкостный датчик, систему возбуждаемого на резонансной частоте колебательного контура, цепь дл подключени к ней датчика и узел индикации. Однако такие устройства не обеспечивают достаточиой точности измерений при комплексном изменении резистивных параметров контролируемого вещества. Кроме того, эти устройства сложны в наладке и контроле нестабильности электрических параметров линии.The devices of this designation are known, comprising a capacitive sensor, a system of an oscillating circuit excited at the resonant frequency, a circuit for connecting the sensor to it, and an indication unit. However, such devices do not provide sufficient measurement accuracy with complex changes in the resistive parameters of the controlled substance. In addition, these devices are difficult to set up and control the instability of the electrical parameters of the line.

Отличие предлагаемого устройства состоит в том, что оно снабжено включенным параллельно датчику в цепь дл подключени датчика к колебательному контуру компенсирующим звеном, выполненным в виде двухстороннего ограничител , соединенного последовательно с соиротивлеиием. Это позвол ет повысить точность измерений при комплексном изменении резистивных параметров контролируемого вещества, а также упростить налаживание устройства.The distinctive feature of the proposed device is that it is provided with a parallel-connected sensor in the circuit for connecting the sensor to the oscillatory circuit by a compensating link, made in the form of a two-sided limiter connected in series with the parallelism. This makes it possible to increase the accuracy of measurements with a complex change in the resistive parameters of the controlled substance, as well as to simplify the adjustment of the device.

через дистанционно управл емый нормально замкнутый выключатель.through a remote controlled normally closed switch.

На чертеже показана принципиальна схема одного из возможных вариантов устройства,The drawing shows a schematic diagram of one of the possible variants of the device,

предназначенного дл измерени концентрации щуги.intended to measure the concentration of the plow.

Диэлектрический датчик Де посредством электрической линии Л включен в систему возбуждаемого при помощи транзистора Г рабочего резонансного контура L, С, Ск через дистанционно управл емый магнитным потоком обмотки W выключатель Я. Датчик защунтирован двухсторонним ограничителем, выполненным из встречно включенных обращенных тунельных диодов Д, включенных последовательно с сопротивлением в виде конденсатора Сш, что позвол ет снизить погрешность , вызываемую переменными пол ризационными потер ми, характерными дл щуги. Транзистор Т св зан с рабочим контуром через туннельный диод Дт, обеспечивающими работу устройства в щироком диапазоне изигенени проводимости датчика Де, и .нагружен на измерительный прибор И через систему частотного дискриминатора L, Сд, Q, Д-, Дз. При этом прибор И одновременно служит дл измерени концентрации щуги в след щем режиме и контрол напр жени на туннельном диоде Дт, подаваемого через резистор у, вепри введении датчика в свободную от шуги воду и установке измерительного конденсатора С на минимальную емкость прибор И дает максимальное показание. Измерени в разовом режиме, повышающем их точность при зависимости диэлектрических параметров шуги от частоты, производ тс путем соответствующего изменени емкости измерительного конденсатора С, шкала которого оттарирована в измер емых единицах, причем прибор И в этом случае служит дл индикации момента достижений заданной частоты сигнала измерительного автогенератора. Питание устройства производитс от элемента , при этом напр жение на туннельном диоде устанавливаетс при помощи резистора у и стабилизируетс включенным в пр мом направлении кремниевым диодом Де. Поскольку диэлектрическа проницаемость щуги однозначно определ етс соотношением жидкой :И твердой фаз, то при вводе датчика в шугу частота рабочего контура L, Де, С, Ск измен етс в соответствии с концентрацией шуги. Уменьшение вли ни на точность измерени переменных пол ризационных потерь, наиболее характерных дл шуги, осуществл етс благодар изменению фазовой характеристики комненоирующего звена Д, Д, Сш при воздействии на него снимаемым с датчика сигналом , уровень которого зависит от величины этих потерь. В результате происход щей при этом компенсации изменени фазы пол ризующего щуговую пробу электрического пол датчика стабилизируютс услови измерений и, следовательно, повышаетс их точность. Дл эффективной работы компенсирующего звена необходимо, чтобы суммирующие пороговое напр жение диодов Д не превышало амплитудного значени напр жени на звене при максимальном значении электрических потерь контролируемого вещества. Если одной из переменных составл ющих полной проводимости щуги вл етс сквозна резистивна проводимость, то повышение точности измереНИИ достигаетс шунтированием конденсатора Сщ резистором (на чертеже не показан). Подключение компенсирующего звена непосредственно к датчику Де стабилизирует нагрузку электрической линии Л, а также обеспечивает посто нство его температуры, в св зи с чем повышаетс точность дистанционных измерений. Компенсаци изменени электрических параметров линии, происход щего под возденет вием, например, переменной температуры окружающей среды, осуществл етс путем соответствующей установки емкости корректирующего конденсатора Ск при введении датчика в свободную от щуги воду. Подключение компенсирующего звена к датчику посредством дистанционного управл емого выключател Я позвол ет осуществл ть контроль электрических параметров линии в случае стационарной установки датчика. При этом управл юща обмотка W выключател Н, в качестве которого эффективно работает нормально разомкнутый малогабаритный геркон, совместно с резистором у образует делитель, с которого снимаетс напр жение питани туннельного диода Дт, а дроссель Дз устран ет щунтирование рабочего контура цеп ми питани . Контроль электрических параметров линии производитс при переводе переключател Я из положени / в положение 2. При этом управл юща обмотка W геркона обесточиваетс , геркон размыкаетс , а к противоположному концу линии подключаетс цепь, состо ща из резистора и конденсатора Сэ, величины которых выбраны такими , что при номинальном значении электрических параметров линии частота измерительного генератора после подключени этой цепи к рабочему контуру вместо датчика Де и балансирующего изменение его емкости измерительного конденсатора С не измен етс . В противном случае электрические параметры линии корректируютс также при помощи конденсатора Ск. Небольшие габариты и экономичное питание делают устройство пригодным дл применени в полевых услови х. Предмет изобретени 1. Устройство дл определени физико-химических характеристик веществ, преимущественно влажности, по их диэлектрической посто нной , содержащее емкостный датчик, систему возбуждаемого на резонансной частоте колебательного контура, цепь дл подключени к ней датчика и узел индикации, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений при комплексном изменении резистиеных параметров контролируемого вещества , а также упрощени налаживани устройства, последнее снабжено включенным параллельно датчику в цепь дл подключени датчика к колебательному контуру компенсирующим звеном, выполненным в виде двухстороннего ограничител , соединенного последовательно с сопротивлением. 2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что, с целью облегчени контрол нестабильности электрических параметров линии, компенсирующее звено подключено к датчику через дистанционно управл емый нормально замкнутый выключатель.A dielectric sensor De via an electric line L is included in the system of an operating resonant circuit L, C, C excited with the help of a transistor G through a remotely controlled magnetic flux winding W of the circuit breaker I. The sensor is triggered by a two-way limiter made of counter-connected inverse tunnel diodes D connected in series with the resistance in the form of a capacitor Cf, which reduces the error caused by the variable polarization losses characteristic of the pike. The transistor T is connected with the working circuit through the tunnel diode Dt, which ensures the device operation in the wide range of the conductivity of the sensor De, and is loaded onto the measuring device AND through the frequency discriminator system L, Cd, Q, D-, Dz. At the same time, the device AND simultaneously serves to measure the concentration of the plow in the following mode and to monitor the voltage on the tunnel diode Dd supplied through a resistor, when the sensor is inserted into the water free from the slush and setting the measuring capacitor C to the minimum capacitance device I gives the maximum reading. Measurements in a single mode, which increases their accuracy when the dielectric parameters of the sludge depend on frequency, are made by a corresponding change in the capacitance of the measuring capacitor C, the scale of which is tared in measured units, and the device And in this case serves to indicate the time of achievement of a given signal frequency of the measuring oscillator . The device is powered from the element, while the voltage on the tunnel diode is established with the help of a resistor and stabilized by the forward-connected silicon diode D. Since the dielectric constant of the plow is unambiguously determined by the ratio of the liquid: solid phase, when the sensor is inserted into the sludge, the frequency of the working circuit L, De, C, and Sc varies in accordance with the concentration of sludge. Reducing the effect on the measurement accuracy of the variable polarization losses most characteristic of sludge is due to a change in the phase characteristic of the domination linking element D, D, Cn when it is affected by a signal taken from the sensor, the level of which depends on the magnitude of these losses. As a result of the compensation of the phase change occurring in the sensor that polarizes the electrical field of the sensor, the measurement conditions are stabilized and, consequently, their accuracy is improved. For effective operation of the compensating link, it is necessary that the summing threshold voltage of the diodes D does not exceed the amplitude value of the voltage on the link at the maximum value of the electrical losses of the substance under control. If one of the variable components of the full conductivity of the plow is end-to-end resistive conductivity, then an increase in the measurement accuracy is achieved by shunting the capacitor with a resistor (not shown in the drawing). The connection of the compensating link directly to the sensor De stabilizes the load of the electric line L, and also ensures the constancy of its temperature, and therefore the accuracy of remote measurements is increased. Compensation for changes in the electrical parameters of the line occurring under the influence of, for example, a variable ambient temperature, is carried out by appropriately setting the capacitance of the correction capacitor Ck when the sensor is introduced into the water free from the splash. The connection of the compensating link to the sensor by means of a remote controlled switch I allows the control of the electrical parameters of the line in the case of a fixed installation of the sensor. In this case, the control winding W of the switch H, which is normally operated by a normally open small-sized reed switch, together with a resistor y forms a divider from which the supply voltage of the tunnel diode Dt is removed, and the choke Dz eliminates the bypassing of the working circuit by the supply chains. The control of the electrical parameters of the line is made by switching the switch I from position / to position 2. In this case, the control winding W of the reed switch is de-energized, the reed switch is disconnected, and the opposite end of the line is connected to a circuit consisting of resistors and capacitors Се, whose values are chosen such that at the nominal value of the electrical parameters of the line, the frequency of the measuring generator after connecting this circuit to the working circuit instead of the sensor De and balancing the change in its capacitance measuring cond C is not changed. Otherwise, the electrical parameters of the line are also adjusted with the help of a capacitor Ck. The small size and economical power make the device suitable for field use. The subject matter of the invention 1. A device for determining the physicochemical characteristics of substances, mainly moisture, by their dielectric constant, containing a capacitive sensor, an oscillating circuit excited at the resonant frequency, a circuit for connecting the sensor to it, and an indication unit, characterized in that the purpose of improving the accuracy of measurements with the complex change of the resistant parameters of the controlled substance, as well as simplifying the setup of the device, the latter is equipped with a sensor connected in parallel in nb for connecting the sensor to the oscillation circuit compensating element designed as a two-sided limiter connected in series with the resistance. 2. A device according to claim 1, characterized in that, in order to facilitate the monitoring of the instability of the electrical parameters of the line, a compensating link is connected to the sensor via a remotely controlled normally closed switch.

4е4e