SU883794A1

SU883794A1 - Salf-sustained meter-indicator

Info

Publication number: SU883794A1
Application number: SU802891873A
Authority: SU
Inventors: Эммануэль Израилевич Арш
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1981-11-23

Description

Изобретение относитс к резонансн измерени м неэлектрических.величин автогенераторным методом с помощью Индуктивных емкостных и резистивных датчиков. Известно устройство дл контрол электропроводности среды, содержащее транзисторный автогенераторный измер тель, индуктивный датчик, .включенный в качестве элемента колебательного контура в нагрузочной цепи, и второй индутстивный ,. вклйченцый в колебательный контур эмиттерной цепи. Автогенераторный измеритель работает в режиме прерывистой генерации, что обеспечено выбором посто нной вр мени цепи автосмещени 7 , большей, чем посто нна времени колебательного контура 1/15 . При внесении в поле датчиков электропроводной среды добротность колебательного контура снижаетс и, кроме того, за счет внесенного реактивного сопротивЙёни измен етс настройка контура . эмиттерной цепи. Частота следовани зависит от электропроводности контролируемой среды, сигнал воспринимаетс селективным приемником - частотомером и регистрируетс L } Недостатком устройства вл етс мала чувствительность,, так как изменени .добротности колебательных контуров в режиме прерьшистой генератщи вли ют на изменени соотношени посто нных времени контура и цепей автосмещени менее резко,, чем на изменени статической характеристики aBTOi cгенераторного измерител в режиме непрерывных колебаний. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс диэлькометриче ский влагометр-сигнализ аТОР , который содержит двухконтурный автогенераторный измеритель на транзисторе , с кварцевой стабилизацией частоты,.емкостный датчик, включеншлй в качестве элемента нагрузочного контура, амплитудный детектор, транзисторный ключ, усилитель мощности и селективный приемник-частотомер. Устройство работает в режиме непрерьгош к колебаний 2 . Недостатком известного устройства вл етс то, что в режиме прерывис-, той генерации снижаетс чувствительность , так как изменени добротности контура незначительно измен ют посто нную времени контура, от величины которой зависит частота следовани импульсов прерьшистой генерации. I Цель изобретени - повышение чувствительности автогенераторных измерителей-сигнализаторов . Поставленна цель достигаетс тем что в автогенераторный измерительсигнализатор , содержащий автогенераторный измеритель с индуктивным датчиком , включенным в качестве элемента колебательного контура в цепи нагрузки генератора, и селективный приемник-частотомер с включенной при емной антенной на входе, введены пер дающий автогенератор с включенной на выходе передающей антенной и инве тор, причем первый выход автогенераторного измерител соединен -с первым зажимом дл подключени передающего автогенератора, второй выход измерительного автогенератора соединен со вторым зажимом дл подключени передающего автогенератора непосредственно и с третьим зажимом дл подключени передающего автогенератора через инвертор, а третий выход соединен с ов)щей шиной устройства, а передающий автогенератор вьтолнен на транзисторе по одноконтурной схем с общей базой и содержит три управл емых резистора, варикап, индуктивтор .а, при этом первый управл емый ре зистор и варикап, соединенный последовательно с первым разделительным конденсатором, включены параллельно цепи эмиттерного автосмещени транзистора , второй управл емый резистор включенмеладу базой транзистора пере дающего автогенератора и общей шиной устройства,третий управл емый резистор последовательно со вторым разделительным конденсатором включен параллельно колебательному контуру передающего автогенератора в коллекторной цепи транзистора, соединенной через третий разделительный конденсатор с выходным зажимом передающего автогенератора, а управл ющие входы 44 первого и соединенных вместе второго и третьего управл емых резисторов подключены ко второму и третьему зажимам дл подключени передающего автогенератора соответственно, . На чертеже приведена принципиальна электрическа схема автогенераторного измерител -сигнализатора. Автогенераторный измеритель-сигнализатор содержит автогенераторный измеритель 1, инвертор 2, передающий автогенератор 3 и селективньй приемник-частотомер А. Автогенераторный измеритель 1 содержит индуктивный датчик 5, включенный в качестве элемента контура генератора 6, амплитудный детектор 7, нагрузкой которого элемент 8 задержки времени и резисторы 9 и 10, переменный резистор 11, включенный в цепи компенсации начального сигнала. Передан ций автогенератор 3 собран на транзисторе 12 по схеме с общей базой с колебательным контуром 13 и 14 в коллекторной цепи В цепи положительной обратной св зи включен кон-, денсатор 15. Параллельно колебательному контуру 13 и 14 подключена .цепь, состо ща из последовательно соединенных конденсатора 16, управл емого, резистора 17 и резистора 18. Параллельно цепи 19 и 20 эмиттерного автосмещени подключены управл емктй резистор 21 и варикап 22 с разделительным конденсатором 23. В цепи смещени варикапа включена индуктивность 24. Резистор 25 и управл емый резистор 26 образуют цепь фиксированного смещени на базу транзистора 12, Антенна 27 через конденсатор 28 подключена к коллектору, транзистора.- Селективный приемник-частотомер состоит из приемной антенны 29, фильтра 30, усилител 31, детектора 32, одновибратора 33 и частотомера 34. Автогенераторный измерителысигнализатор работает следующим образом. До внесени среды в ближнюю зону индуктивйого датчика 5 автогенераторный измеритель 1 настраиваетс таким образом, чтобы рабоча - точка находилась на квазипинейном участке статической характеристики в зоне больших значений эквивалентного сопротивлени измерительного автогене parтора .. Амплитудный детектор 7 через элемент 8 задержки времени выдел ет начальный сигнал на резисторе 10, который компенсируетс цепью, содержащей переменный резистор I1. Передающий автогенератор 3 работает в режиме прерьтистой генерации, что обеспечиваетс таким подбором элементов резистора 21, варикапа 22 и разделительного конденсатора 23 колебательного контура 13 и 14, чтобы посто нна времени цепи эмиттерного автосмещени с была больше посто нной времени tr колебательного контура. Начальному сигналу автогенераторного -имерител 1 соответствует начальна частота следовани импульсов прерывистой генерации F передающего автогенератора 3. При внесении контроглируемой среды в псше индуктивного датчика 5 измен етс добротность автогенераторного измерител 1, что прводит к по влению на резисторе 10 синала положительной пол рности. Этот сигнал воздействует на управл ющий электрод управл емого резистора 21 цепи эмиттерного автосмещени 19 иThis invention relates to resonant measurements of non-electric values by the auto-oscillator method using inductive capacitive and resistive sensors. A device for monitoring the electrical conductivity of a medium, comprising a transistor self-oscillation meter, an inductive sensor included as an element of an oscillating circuit in the load circuit, and a second industrial one, is known. Included in the oscillating circuit of the emitter circuit. The self-oscillating meter operates in a discontinuous generation mode, which is ensured by the choice of a constant time of the auto-bias circuit 7, longer than the time constant of the oscillating circuit 1/15. When introducing an electrically conductive medium into the field of sensors, the quality factor of the oscillating circuit decreases and, moreover, the adjustment of the circuit is changed due to the introduced resistance. emitter circuit. The frequency depends on the conductivity of the monitored medium, the signal is perceived by the selective receiver-frequency meter and is recorded L} The disadvantage of the device is low sensitivity, because the variations in the Q-factor of oscillatory circuits in the mode of a weak generator affect the changes in the ratio of constant time contours and circuits of auto-displacement less dramatically, than changes in the static characteristics of aBTOi generator generator in the mode of continuous oscillations. The closest to the technical essence of the invention is a dielectric moisture meter signal ATOR, which contains a dual-circuit self-oscillation meter on a transistor, with a quartz frequency stabilization, capacitance sensor, included as an element of the load circuit, amplitude detector, transistor switch, power amplifier and selective receiver frequency counter. The device operates in a continuous mode 2. A disadvantage of the known device is that the sensitivity decreases in the generation mode, since the changes in the quality factor of the circuit slightly change the time constant of the circuit, the magnitude of which determines the frequency of pulsing of the oscillating generation. I The purpose of the invention is to increase the sensitivity of autogenerating signaling devices. The goal is achieved by the fact that the self-oscillator meter containing a self-oscillator meter with an inductive sensor included as an element of the oscillatory circuit in the generator load circuit, and a selective receiver frequency counter with an enabled antenna at the input, a transmitting auto-oscillator with the transmitting antenna connected at the output and an investor, with the first output of the autogenerator meter connected to the first terminal for connecting the transmitting autogenerator, the second output of the meter It is connected to the second clamp to connect the transmitting oscillator directly and to the third clamp to connect the transmitting oscillator through the inverter, and the third output is connected to the device s bus, and the transmitting autogenerator is single-circuit with a common base and contains three controllable resistor, varicap, inductor .а, while the first controlled resistor and varicap, connected in series with the first coupling capacitor, are connected in parallel to the emitter circuit the second controlled resistor is switched on by the base of the transistor of the transmitting oscillator and the common bus of the device, the third controlled resistor in series with the second coupling capacitor is connected in parallel with the oscillating circuit of the transmitting oscillator in the collector circuit of the transistor connected through a third coupling capacitor to the output terminal of the transmitting oscillator, and the control inputs 44 of the first and the second and the third controlled resistors connected together Points to the second and third terminals for connecting the transmitting oscillator, respectively,. The drawing shows a circuit diagram of an autogenerating meter-signaling device. The self-oscillating meter-detector includes an auto-oscillator meter 1, an inverter 2, a transmitting auto-oscillator 3 and a selective receiver-frequency meter A. The auto-oscillator meter 1 contains an inductive sensor 5, included as an element of the generator circuit 6, an amplitude detector 7, the load of which element 8 is the time delay and resistors 9 and 10, a variable resistor 11 included in the compensation circuit of the initial signal. The transmissions of the auto generator 3 are assembled on a transistor 12 according to a common base circuit with an oscillatory circuit 13 and 14 in a collector circuit. A positive feedback circuit is connected to the positive feedback circuit. A parallel circuit consisting of a capacitor 16, a controllable resistor 17, and a resistor 18. Parallel to the emitter self-bias circuit 19 and 20 are connected a control resistor 21 and a varicap 22 with a coupling capacitor 23. An inductance 24 is connected to the varicap bias circuit. An adjustable resistor 26 forms a fixed bias circuit to the base of transistor 12, Antenna 27 is connected via a capacitor 28 to a collector, a transistor. A selective receiver-frequency meter consists of a receiving antenna 29, a filter 30, an amplifier 31, a detector 32, a single-oscillator 33, and a frequency meter 34. The self-measuring meter operates as follows. Before the medium is introduced into the near zone of the inductive sensor 5, the auto-oscillator meter 1 is adjusted so that the operating point is located in the quasi-linear portion of the static characteristic in the zone of large values of the equivalent resistance of the measuring autogen of the partor. The amplitude detector 7 delays the initial signal by a resistor 10, which is compensated by a circuit containing a variable resistor I1. The transmitting oscillator 3 operates in a mode of intermittent generation, which is ensured by selecting the elements of the resistor 21, the varicap 22 and the decoupling capacitor 23 of the oscillating circuit 13 and 14, so that the time of the emitter self-bias circuit is longer than the constant time tr of the oscillating circuit. The initial signal of the autogenerator-1 measurer corresponds to the initial pulse frequency of intermittent generation F of the transmitting auto-oscillator 3. When the counter-induced medium is introduced in the PSD of the inductive sensor 5, the quality factor of the auto-oscillator 1 changes, which leads to a positive polarity on resistor 10. This signal acts on the control electrode of the controlled resistor 21 of the emitter self-bias circuit 19 and

20и через инвертор 2 - на управл -ющие электроды заправл емого резистора 17, шунтирующего колебательный контур 13 и 14 и управл емого резистора 26 в цепи базы транзистора 12, а также через индуктивность20 through an inverter 2 - to the control electrodes of the charged resistor 17, the shunting oscillating circuit 13 and 14 and the controlled resistor 26 in the base circuit of transistor 12, as well as through inductance

24 на анод варикапа 22 в цепи эмиттерного смещени транзистора 12. Сопротивление .управл емого резистора24 to the anode of the varicap 22 in the emitter bias circuit of the transistor 12. Resistance of a controlled resistor

21и емкость варикапа 22. увеличиваютс , а .сопротивление -резисторов 17 и 26 уменьшаетс .. Посто нна времени iRc увеличиваетс , а j уменьшаетс , что приводит к увеличению . неравенства l К т.е. к увеличению чувствительности изменений частоты следовани импульсов F переданщего автогенератора выходного сигнала автогенераторнога измерител 1.21 and the varicap capacitance 22. increases, and the resistance of the resistors 17 and 26 decreases. The time constant iRc increases, and j decreases, which leads to an increase. inequalities l K ie to an increase in the sensitivity of changes in the pulse frequency F of the transmitting auto-oscillator of the output signal of the auto-oscillator meter 1.

. Экспериментальные исследовани показывают, что относительна чувствительность S ,§ ,п частоты следоOttC/KC. Experimental studies show that the relative sensitivity S, §, n frequencies of trace OttC / KC

вани импульсов Fg от величины сопротивлени автосмещени RC (вне зоны гйстерезисных влений) при изменени х RC от 40 до 80 кОм и F от 400 до 200 имп./с имеет величину iStl а при изменени х R. от 40 до 20 кОм и РФ от 400 до 600 имп./с - ,66 Чувствительность Fg от емкости автосмещени Сд при кОм при изменени х С от S-IO до Ю пФ и F от 300 до 1400 имп./с имеет величину .,il, а при изменени : Cg от 10 до 510® пФ и FC от 1400 до 2500 имп./сFg pulses from the value of the resistance of automatic displacement RC (outside the zone of hysteresis phenomena) with RC varying from 40 to 80 kΩ and F from 400 to 200 imp. / s has an iStl value and with changes of R. from 40 to 20 kΩ and RF from 400 to 600 imp. / S -, 66 The sensitivity of Fg from the capacitance of the automatic displacement of Cd at kΩ with changes in C from S-IO to 10 pF and F from 300 to 1400 imp. / S has the value., Il, and at change: Cg from 10 to 510® pF and FC from 1400 to 2500 imp./s

83794«83794 "

S X 0,88 (гатейн Н.И. Автогенераторы гармонических колебаний. Госэнергоиздат , М.-Л., 1961, с. 115, рис. 246 , с. 114, рис. 2-44).S X 0.88 (NI Gatheyn. Auto-generators of harmonic oscillations. Gosenergoizdat, M.-L., 1961, p. 115, fig. 246, p. 114, fig. 2-44).

5 Относительна чувствительность , эквивалентного сопротивлени Rg Р® зонансного контура по внесенному активному сопротивлению |(характеризукица в значительной степени изменени посто нной времепи контура) (Арш Э.И. Автогенераторные методы и средства измерени . Машиностроение, М., 1979, с. 40).5 Relative sensitivity, equivalent to the resistance Rg P® of the resonant contour according to the active resistance introduced | (characterized by a significant degree of change in the constant time of the contour) (Arsh EI. Auto-generating methods and means of measurement. Mashinostroenie, M., 1979, p. 40) .

Чувствительность автогенератор1$ ного измерител значительно превышает единицу. Так, дл одноконтлгрнрй схемы чувствительность S 3 р /g ° . ходного напр жени U от изменегай эквивалентного сопротивлени R g вThe sensitivity of the autogenerator meter is much higher than unity. Thus, for a single-circuit circuit, the sensitivity is S 3 p / g °. the input voltage U from changing the equivalent resistance R g to

J 20-30 раз превышает чувствительность R контура по внесенному сопротивлению г (Момот Е.Г. Генератор с шунтирующим диодом и его применение. ГЭИ, 1959, с. 152, Арш Э.Иг ВысокочастотJ$ ный автогенераторный контроль в горном деле, Недра, 1971. с. 49). Это прежде всего объ сн етс тем, что статическа характеристика выходного напр жени автогенераторногоJ 20–30 times the sensitivity of the R circuit for the applied resistance r (Momot EG. Shunt diode generator and its application. GEI, 1959, p. 152, Arsh E. Igr High frequency autogenerator control in mining, Nedra, 1971. p. 49). This is primarily due to the fact that the static characteristic of the output voltage of the autogenerator

ЭО измерител наиболее чувствительна в области больших значений эквивалент:НОГО сопротивлени Rp.The EO meter is most sensitive in the region of large values of the equivalent: HIS resistance Rp.

j формула изобретени 1. Автогенераторный измерительсигнализатор , содержащий автогенераторный измеритель .с индуктивным датчиком, включенным в.качестве эле411 мента колебательного контура в цепи нагрузки генератора, и селективный приемник-частотомер с включенной приемной антенной на входе,- о т л и . чающийс тем, что, с цельюj claims 1. An auto-oscillator meter containing a self-oscillator meter with an inductive sensor included in the quality element of the oscillating circuit in the generator load circuit, and a selective receiver-frequency meter with the receiving antenna at the input, - TL and. for the purpose of

4J повышени чувствительности,- в него введены передающий автогенератор с4J sensitivity increase, - a transmitting oscillator with

. включенной на выходе передающей антенной и инвертор, причем первый выход автогенераторного измерител . included at the output of the transmitting antenna and the inverter, with the first output of the autogenerating meter

JIJ соединен с первым зажимом дл подключени передающего автогенератора, второй выход измерительного автогенератора соединен со вторым зажимом дл подключени передающего авто„ генератора непосредственно и с третьим зажимом дл подключени передающего автогенератора через инвертор, а третий выход соединен с общей шиной устройства.JIJ is connected to the first terminal for connecting the transmitting autogenerator, the second output of the measuring autogenerator is connected to the second terminal for connecting the transmitting autogenerator directly and to the third terminal for connecting the transmitting autogenerator through the inverter, and the third output is connected to the common bus of the device.

2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что передакмций автогенератор выполнен на транзисторе по одноконтурной схеме с общей базой и содержит три управл емых резистора, варикйп, индуктивность, ,, три разделительных конденсатора, при этом первый управл емый резистор и варикап, соединенный последовательно с первым разделительным конденсатором , включены параллельно цепи эмиттерного автосмещени транзистора , второй управл емый резистор включен между базой транзистора передакщего автогенератора и общей шиной устройства,третий управл емый резистор последовательно со вторым разделительным конденсатором включен параллельно колебательному контуру передающего автогенератора в коллекторной цепи транзистора, соединенной через третий разделительный конденсатор с выходньм зажимом передающего автогенератора, а управл ющие входы первого и соединенных вместе второго и третьего управл емых резисторов подключены ко второму и третьеfму зажимам дл подключени переданнцего автогенератора соответственно.2. The device according to claim 1, characterized in that the oscillator oscillator is made on a transistor in a single-circuit circuit with a common base and contains three controllable resistors, varicip, inductance, and three separation capacitors, the first controlled resistor and varicap connected in series with the first coupling capacitor, connected in parallel with the emitter self-bias circuit of the transistor, the second controlled resistor is connected between the base of the transistor of the transmitting autogenerator and the common bus of the device, the third control The main resistor in series with the second split capacitor is connected in parallel with the oscillatory circuit of the transmitting oscillator in the collector circuit of the transistor connected through the third split capacitor to the output clamp of the transmitting oscillator, and the control inputs of the first and connected together second and third control resistors are connected connecting the transmitted oscillator, respectively.

Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизеSources of information taken into account during the examination

1.Авторское свидетельство СССР № 405080, кл. G 01 R 27/26, 1972.1. USSR author's certificate number 405080, cl. G 01 R 27/26, 1972.

2,Авторское свидетельство СССР № 603889, кл. G 01 R 27/26, 1976 (прототип).2, USSR Author's Certificate No. 603889, cl. G 01 R 27/26, 1976 (prototype).

Claims

Claim

1. A self-measuring meter, an alarm device comprising a self-measuring meter with an inductive sensor included as an element of the oscillating circuit in the load circuit of the generator, and a selective receiver-frequency meter with a receiving antenna at the input, characterized in that, in order to increase sensitivity, it is introduced a transmitting oscillator with a transmitting antenna turned on at the output and an inverter, the first output of the oscillator meter being connected to a first terminal for connecting the transmitting oscillator , The second output of the measuring oscillator connected to a second terminal for connecting the transmitting oscillator and directly to the third terminal for connecting the transmitting oscillator via an inverter and the third output is connected to the common bus of the device.

2. The device according to π. 1, characterized in that the transmitting oscillator is made on a transistor according to a single-circuit circuit with a common base and contains three controlled resistors, varicap, inductance, _t . three isolation capacitors, with the first controlled resistor and varicap connected in series with the first isolation capacitor, connected in parallel to the emitter auto-bias circuit of the transistor, the second controlled resistor connected between the base of the transistor of the transmitting oscillator and the device common bus, the third controlled resistor connected in series with the second isolation capacitor pa883794 8 parallel to the oscillatory circuit of the transmitting oscillator in the collector circuit of a transistor connected by Without the third isolation condenser ₅ with the output terminal of the transmitting oscillator, and the control inputs of the first and second and third controlled resonators connected together · are connected to the second and third / · terminals for connecting the transmitting oscillator, respectively.