SU873156A1 - Устройство дл измерени изменений диэлектрической проницаемости - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  при изме рении рефракции атмосферы, при изучении кинетических процессов в диэле риках и измерени х диэлектрических свойств веществ в зависимости от параметров состо ни . Известно устройство дл  измерени  изменении диэлектрической проницаемости ДП ) содержащее последовательно соединенные модул тор, сверхвысокочастотный (СВЧ) генератор и измерительный резонатор, направленный ответвитель, одно плечо которого сое динено с опорным резонатором, соединенным с первым детектором, второй детектор tl . Однако такое устройство имеет невысокую точность измерени . Цель изобретени  - повышение точности измерений.. Дл  этого в устройство дл  измерени  изменений диэлектрической проницаемости , содержащее последователь но соединенные модул тор, сверхвысокочастотный генератор и измерительнь1й резонатор, направленный, ответвитель , одно плечо которого соединено с опорным резонатором, соединенным с первым детектором, второй детектор введены измеритель эффективного напр жени , дифференциальный усилитель и пиковый вольтметр, при этом к выходу измерительного резонатора подключен направленный ответвитель, другое плечо которого соединено с последовательно соединенными вторым детектором, измерителем эффективного напр жени  и пиковым вольтметром , причем выход первого детектора и другой выход второго детектора подключены ко входам дифференциального усилител , выход которого соединен с другим входом пикового вольтметра . На фиг. 1 дана структурна  электрическа  схема предложенного устройства; на фиг. 2 и 3 - эпюры напр жений . . Устройство содержит модул тор 1, СВЧ генератор 2, измерительный резонатор 3, направленный ответвитель .4, опорный резонатор 5, детекторы 6 и 7, измеритель 8 эффективного напр жени , дифференциальный усилитель 9 и пиковый вольтметр 10. Устройство работает следующим образом . . В режиме измерени  изменений (ДП) от СВЧ генератора 2, модулированного ПО синусоидальному закону, СВЧ мощность подаетс  на измерительный резо натор 3, на выходе которого (при условии совпадени  их частот) вьщед етс  резонансный импульс измерительно го резонатора 3. Ов , . п где Qi|« добротность измерительного резонатора 3, . - расстройка частоты по от ношению к резонансной час . тоте. Мс цность с измерительного резонатора 3,. пройд  через направленный .ответвитель 4, поступает на опорный резонатор 5 и при условии перекрыти резонансных частот на выходе опорно го резонатора 5 и соответственно на детекторе 6 выдел етс  СВЧ мощность пропорциональна  напр жению о. гдеРор - добротность опорного резонатора 5, - л5оп относительна  расстройка частоты опорного резонатора 5 по отношению к резонансной частоте. Одновременно часть мощности посл измерительного резонатора 3 поступа ет через направленный ответвитель 4 на детектор 7. Оба напр жени  детек торов б и 7 подаютс  на дифференциа ный усилитель 9, на выходе которого формируетс  результирующийимпульс, равный разности резонансных импульсов измерительного и опорного резонаторов 3 и 5. При точном равенстве частот опорного и измерительного резонаторов 5 и 3(,д)и при вы полнений равенства амплитудных напр жений на детекторах 6 и 7(Ц5„-и,„ выходе дифференциального усилител  амплитудное напр жение равно нулю. При Отклонении от равенства частот опорного и измерительного резонаторов 5 и 3(, проход ща  через опорный резонатор 5, умен шаетс , напр жение на первом входе дифференциального усилител  9 также уменьшаетс , а его выходное напр же ние возрастает с. увеличением частот ной расстройки между опорным и измерительным резонаторами 5 и 3. В соответствии с формулой ( Mf иэк on &,( fT 1 -OSn()l можно установить закон изменени  вы ходного напр жени  дифференциального усилител  9 в зависимости от относительной расстройки частот опорного и измерительного резонаторов 5 .и 3(uf|f). Это напр жение подаетс  на пиковый вольтметр 10, который регистрирует результирующее амплитудное напр жение дифференциального усилител  9. В данном устройстве за счет последовательного включени  измерительного и опорного резонаторов 3 и 5 реализовано непосредственное преобразование изменени  частоты измерительного резонатора 3 в напр жении посто нного тока на резонансной кривой опорного резонатора 5. На фиГ;. 2 даны эпюры напр жений при различных соотношени х частот опорного и измерительных резонаторов °5 и 3, которые по сн ют формирование выходного сигнала измерител  ,ДП. В режиме измерени  мнимой составл ющей ДП ( T.e.gzf p-(f) резонансный и.мпульс измерительного резонатора 3, выдел емый на дете.к торе 7, подаетс  на измеритель 8 эффективного напр жени , шкала которого может быть проградуирована в единицах С или tptf). Така  возможность следует из,того, что проход ща  через опорный резонатор 5 мощность зависит от добротности и, следовательно, от тангенса угла tod потерь вещества, наход щегос  в измерительном резонаторе 3. Однозначность отсчета показании б (т.е. установка нул  прибора) достигаетс  тем, что напр жение на управл ющем по частоте элементе СВЧ генератора 2 выбираетс  таким образом, чтобы напр жение измерител  8((9ф)) ) было минимальным. Этим самым выбираетс  наибольша  крутизна перестройки частоты СВЧ генератора 2 и наименьша  площадь перекрыти  резонансной кривой измерительного резонатора 3. На фиг.З показаны эпюры напр жений на выходе детектора 7 при двух значени х крутизны модулирующего напр жени  в точке равенства частот СВЧ генератора 2 и измерительного резонатора 3. Дл  зависимости показаний измерени  ДП от изменени  добротности из- мерительного резонатора 3 выходное напр жение измерител  8 эффективного напр жени  подаетс  на управл ющий элемент пиковогр вольтметра 10. В предложенном устройстве возможность применени  модул тора 1 синусоидального , напр жени  позвол ет упростить схему выделени  резонансных импульсов резонаторов, например использу  питающую сеть. В устрюйстве реализо.вано непосредственное преобразование частоты в напр жение на измерительном резонаторе 3 когда полезна  информаци  ( и f, ) отображаетс  выХОДН&1М сигналом (без введени  специальных блоков преобразовани  частоты ), за счет чего схема предельно упрощена и включает только блоки, необходимые дл  работы регистрирующих приборов ) пиКовый вольтметр 10

и измеритель 8 эффективного напр жени . В.устройстве легко достигаетс  изменение посто нной времени цепи пикового вольтметра 10 и тем самым эффективно регулируетс  дтабильность устройства при заданном усреднении регистрируемой величины. Ус тройство имеет диапазон ДП, за пределами которого выходной сигнал принимает максимальное и посто нное значение/ что делает такое устройство предельно надежным в пороговых режимах (при контроле за заданным уровнем некоторой физической величины;. Одновременно и непрерывно может осуществл тьс  запись изменений ДП по действительной и мнимой составл ющей ДП. Конструкци  предложенного .устройства позвол ет уменьшить вес до минимума , что особенно важно при построении радиорефрактометров и переносных измерителей ДП.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР

5 322708, кл. G01 N 23/24, 1970 (прототип).