SU949424A1 - Устройство дл определени проницаемости материалов неэлектропроводными жидкост ми - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  проницаемости материалов неэлектропроводными жидкост ми (например, органическими) и может быть использовано при исследовании и оценке защитных свойств тканей спецодеж.цы, предназначенной дл  эксплуатации в- услови х производства и применени  органических веществ. Известно устройство .дл  определе ни  проницаемости жидкости через ткани, в котором момент проникновени  жидкости через ткани определ ет с  фотометрическим методом при помо индикаторной бумаги } Недостатком этого устройства  вл ютс  погрешности измерени , обусловленные прохождением испытуемой жидкости через индикаторную бумагу, а также зависимость этой погрешности от величины давлени  и контак тов между поверхност ми ткани и бумаги . Кроме того, дл  разной контро ной жидкости требуетс  конкретна  индикаторна  бумага, что вносит дополнительные трудности при иссле .цовании и оценке материалов спецодежды . Наиболее близким техническим реш нием к изобретению  вл етс  устройство дл  определени  проницаемости тканей неэлектропроводными жидкост ми , содержащее опорную подставку, на которой размещены емкостные датчики , прижимный механизм с направл ющими воронками дл  подачи неэлектропроводной жидкбсти, измеритель емкости и регистрирующее устройствоj 2 . Недостатками известного устройства  вл ютс  погрешность измерени , обусловленна  температурными изменени ми геометрических размеров электродов и диэлектрических свойств подложки емкостного датчика; вли ние соединительных проводов на результат измерени , так как емкость соедини- . тельных Проводов включена параллельно емкости датчика; плоха  помехозащищенность и отсутствие автоматического блока в этом устройстве, определ ющего начало и конец измерени , обуславливает наличие субъективного фактора при исследовании, что повышает,общую погрешность измерени . Цель изобретени  - повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  проницаемости тканей неэлектропроводWJMH жидкост ми, содержащее опорную подставку, на которой размещены емкостные датчики, прижимный механизм с направл ющими воронками дл  подачи неэлектропроводной жидкости, измеритель емкости и регистрирующее устройство , дополнительно введены электрический фильтр, усилитель, пороговое устройство, синхронный детектор, два переключател , генератор, регистратор времени и блок управлени , а емкостюгле датчики состо т из низкои высокопотенциальных электродов, закрепленных с разных сторон диэлектрической подложки, причем выход генератора соединен с управл ющим входом синхронного детектора и управл ющими входами переключателей, разноименные входы которых соединены между собой и подключены к высокопотенциальным част м электродов емкостных датчиков, при этом выход одного из переключателей соединен с низкопотенциальными част ми -электродов емкостных датчиков и клеммой земл ,, а выход другого переключател  подключен к входу измерител  емкости, выход которого через последовательно соединенные электрический фильтр и усилитель, подключен к сигнальному входу синхронного де- тектора, выход которого соединен с регистрирующим устройством и через пороговое устройство подключен к одному из входов блока управлени , другой выход которого соединен с выходом блока автоматики, а выход блока управлени  подключен к регистратору времени,

V, -На чертеже приведена функциональна  схема устройства дл  определени  проницаемости материалов неэлектропроводными жидкост ми.

Устройство содержит два емкостных датчика (измерительный и компенсационный ) 1 и 2, состо щих из низкопотенциальных электродов l и 2 и высокопотенциапьных электродов l и 2 диэлектрическую подложку 3, опорную подставку 4, исследуемый материал 5, дозу неэлектропроводной жидкости б, автоматические переключатели 7 и 8, колебательный контур 9, варикап 10, конденсатор 11, генератор 12 высокой частоты,конденсатор 13 св зи,амплитудный детектор 14, фильтр 15 нижних частот, дифференциальный усилитель 16, источник 17 стабилизированного посто нного напр жени , узкополосный-фильтр 18, усилитель 19 низкой частоты, синхронный детектор 20, генератор 21 низкой частоты, переменный кондев сатор 22, регистрирук цее устройство 23, пороговое устройство 24, блок 25 управлени , регистратор 26 времени и блок 27 автоматики .

Устройство работает следующим образом ,

Два емкостных датчика (измерительный 1 и компенсационный 2) изготавливают геометрически одинаковыми и закрепл ют с разных сторон диэлектрической подложки 3 с большим коэффициентом теплопроводности, образу  диэлькометрическую  чейку. Эти датчики низкопотенциальные электроды 1 и 2 , которые соединены между собой и подключены к металлической опорной подставке 4, И высокопотенциальные электроды 1 и Электроды емкостных датчиков 1 и 2 выполн ют в виде концентрических копланарных колец, число которых, геометрические размеры и рассто ние между ними выбирают из предполагаемой толщины исследуемого материала 5 и по цели проводимых исследований (определение кинетики пропитки или врем  прохождени  контрольной жидкости через материал. Диэлькометрическа   чейЛа закреплена сверху в опорную подставку 4, изготоленную из металла, например бронзы. Сверху этой подставки накладывают исследуемый материал 5, на который нанос т дозу контрольной неэлектропроводной жидкости 6,

Разноименные входы переключателей 7 и 8 соединены между собой и подключены к высокопотенциальным элекродам 1 и 2 датчиков 1 и 2, а выходы переключателей подсоединены к колебательному контуру 9. Причем оди их выходов переключателей соединен с клеммой Земл , Параллельно контуру 9 включены последовательно соединенные управл емый конденсатор (варикап) 10 и конденсатор 11. Генератор 12 высокой частоты (ВЧ) через конденсатор 13 св зи поддерживает колебательный процесс в контуре 9,

Claims (2)

1. Колебательный контур 9 настраиваетс  так, что его рабочее напр жение (т,е, рабоча  точка) примерно рана 0,8 своего резонансного значени  и находитс  на одной из боковых ветвей амплитудно-частотной характеристики ( АЧХ) колебательного контура , где имеетс  относительно большой линейный участок. Смещение рабочей точки на боковой ветке АЧХ контура 9 может происходить из-за изменени  частоты ВЧ-генератора 12, а также из-за изменени  параметров элементов колебательного контура 9. Дл  удержани  рабочей точки на линейном участке предусмотрен блок стабилизации , на вход которого подаетс  напр жение с колебательного контура 9 через амплитудный детектор 14 Блок стабилизации рабочей точки состоит из фильтра 15 нижних частот, дифференциального усилител  16 и источника 17 стабилизированного напр жени . Напр жение с выхода де тектора 14 подаетс  через фильтр 1 частот на один из входов дифференциального усилител  16, на второй вход которого подано образцовое напр жение от источника 17. При уходе частоты ВЧ-генератора 12 или изменении параметров элементов колебательного контура 9, напр жение на контуре 9 изменитс .Это приводит к по влению разности между сравниваемыми напр жени ми, кот ра  усиливаетс  и подаетс  на вклю ченные в контур 9 и соединенные по следовательно варикап 10 и конденсатор 11. В соответствии с приложе ным к варикапу 10 напр жением, его емкость изменитс  на величину, котора  необходима дл  компенсации в  ни  дестабилизирукицих факторов и возврата рабочей точки в исходное положение. С выхода амплитудного детектора 14 сигнал также поступает через узкополосный фильтр 18 и усилитель низкой частоты на вход синхронного детектора 20, который управл етс  синхвонно с переключател ми 7 и 8 генератором 21 низкой частоты ( ГНЧ При помощи переключателей 7 и 8, цепи управлени  которых соединены между собой и св заны с ГНЧ 21, поо чередно подключают емкостные датчик 1 и 2 к колебательному контуру 9. Причем, при подключении измерительного датчика 1 к контуру 9, электро ды компенсационного датчика2 зазем л ют, и наоборот, при подключении компенсационного датчика-2 к контуру 9 заземл ют электроды измерительного датчика 1. В предлагаемой коммутации с помощью двух переключателей 7 и 8, нар ду с поочередным подключением датчиков 1 и 2 к измер тельной схеме, происходит заземлени всех электродов неподключенного дат чика. Такое заземление позвол ет перераспредел ть электрическое поле в диэлектрической подложке 3 так-, что при поочередном подключении датчиков 1 и 2. их электрические пол  пронизывгиот одни и те же слои подложки 3 (чертеж/ где изображены силовые линии электрических полей измерительного датчика 1). При подк чении компенсационного датчика 2, силовые линии электрических полей б дут такими же, но со стороны датчика 2. Силовые линии электрических полей датчиков 1 и 2 проход т через одни и те же спок диэлектрической подложки 3 (чертеж). Поэтому все изменени  диэлектрических свойс ( Ец,) подложки 3 при изменении температуры, механических напр жений и т.д. в равной мере вли ют на сигнал от измерительного 1 и компен сационного 2 датчиков. В этой св зи неинформативный сигнал на выходе измерительной схемы отсутствует и не по вл етс  при изменении дестабилизирующих факторов С температуры, механических напр жений в подложке и т.д). Таким образом осуществл етс  более .полна  компенсаци  вли ни  дестабилизирующих факторов на измерительный 1 и компенсационный 2 датчики, т.е. все погрешности измерени , св занные с изменением диэлект ричёских свойств (С подложки исключаетс . При наложении исследуемого материала 5 на измерительный датчик 1 емкость его возрастает на величину дС по сравнению с еМкостью i компенсационного датчика 2. Приращение емкости ЛС датчика 1 можно скомпенсировать переменной емкостью 22. При нанесении дозы контрольной жидкости 6 на поверхность исследуемого материала 5, емкость датчика 1 не измен етс . Это обусловлено тем,-что максимальна  плотность электрического пол  датчика 1 сосредоточена в прилегающих к электродам сло х исследуемого материала 5 (чертеж. При этом равенство емкостей датчиков 1 и 2 не нарушитс  и высокочастотное напр жение колебательного контура 9 не будет прбмодулировано низкой частотой. По мере прохождени  жидкости 6 через толщу материала 5, емкость измерительного датчика 1 возрастает.Это приводит к разбалансу датчиков 1 и 2, что вызывает низкочастотную амплитудную модул цию высокочастотного напр жени  на колебательном контуре 9. Чем больше разность емкостей датчиков 1 и 2, тем глубже амплитудна  модул ци  напр жени  на контуре 9. Это высокочастотное напр жение выпр мл етс  амплитудным детектором 14, с -выхода которого сигнал переменной составл ющей низкой частоты выдел етс  узкополосным фильтром 18 и усиливаетс  с помощью усилител  19 низкой частоты . . Усиленный переменный сигнал поступает на синхронный детектор 20, который выпр мл ет его. Напр жение на выходе синхронного детектора 20 пропорционально -св зано с разностью емкостей датчиков 1 и 2. Это напр жение поступает на регистрирующее устройство 23 и на пороговое устройство 24. Регистрирукадее устройство 23 вычерчивает кривую изменени  выходного напр жени  синхронного детектора 20 во времени. Параметры этой кривой характеризуют кинетику движени  . жидкости б в исследуемом материале 5. В зависимости от величины диэлектрической проницаемости контрольной жидкости б устанавливаетс  соответствующее напр жение на пороговом устройстве 24. При достижении этого напр жени  на выходе синхронного детекто ра 20, пороговое устройство 21 сраватывает и подает сигнал на блок 25 управлени , который выключает регистратор 26 времени.Включение реги 26 времени о.существл етс  при помощи блока 27 автоматики, который установлен над исследуемым ма териалом 5. При подаче дозы неэлект ропроводной жидкостина поверхность материала 5 блок 27 автоматики ерабатывает и включает регистратор 26 времени. Таким образом, предлагаемое устройство дл  определени  проницаемос ти материалов неэлектропроводными жидкост ми по сравнению с известными имеет существенно меньшие погреш ности измерени , обусловленные темпе ратурными изменени ми геометрических размеров электродов и диэлектричёски свойств подложки емкостных датчиков исключены погрешности, св занные с температурными изменени ми емкостей соединительной цепи между датчиками II измерительным устройством, исключены погрешности измерени , св занные с наличием субъективного фактора при измерени х и существенно повы на помехозащищенность устройства. Формула изобретени  Устройство дл  определени  проницаемости материалов неэлектропроводными жидкост ми, содержащее опор ную подставку, на которой размещены емкостные датчики, прижимной механизм с направл ющими воронками дл  подачи неэлектропроводной жидкости , измеритель емкости и регистр рующее устройство, отличающ е е с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  проницаемости материалов, в него дополнительно введены электрический фильтр, усилитель , пороговое устройство, синхронный детектор, два переключател , генератор , регистратор времени и блок управлени , а емкостные датчики состо т из низко- и высокопотенциальных электродов, закрепленных с разных сторон диэлектрической подложки причем выход генератора соединен с управл ющим входом синхронного дете.ктора и управл ющими входами переключателей, разноименные входы которых соединены между собой и подключены к высокопотенциальным част м эле ктродов емкостных датчиков, при этом одного из переключателей соединен с низкопотенциальными част ми электродов емкостных датч-иков и клеммой земл , а выход другого переключател  подключен к входу измерител  емкости, выход Которого через по Ьледовательно соединенные электрический фильтр и усилитель подключен к сигнальному входу синхронного детектора, выход которого соединен с регистрирующим устройством и через пороговое устройство подключен к одному из входов блока управлени , другой вход которого соединен е выходом блока автоматики, а выход блока управлени  подключен к регистратору времени. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 739378, кл. G 01 N 15/08, 1978..
2. 2.Авторское свидетельство СССР 577434, кл. G 01 N15/08, (прототип).

   /fi//fi/{/ з/гел/77/71//ес г/х