Диэлькометрический анализатор

 

ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗА-. ТОР по авт.св. № 935770, отличающийся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей ,в него введены два преобразователя напряжения в частоту, три элемента И, реверсивный счетчик, блок автоматики, D -триггер, два инвертора, элемент И-НЕ, счетчик импульсов, причем входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, вход счетчика импульсов через последовательно соединенные третий элемент И и первый преобразователь напряжения в частоту соединен с измерительным контуром, а выход - с тактовым входом О -триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, ;вторые входы которых через второй преобразователь напряжения в частоту соединены с выходом задающего генератора, первый выход блока автоматики соединен через первый инвертор с третьим входом второго элемента И,и непосредственно с тре тьим входом первого элемента И, с управляющими входами переключателя и устройства управления настройкой измерительного контура в резонанс и с первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен I со входом сброса реверсивного счёт (Л чика, второй выход блока автоматики соединен с информационным входом D-триггера, входами сброса D -триггера и счетчика импульсов, четвертыми входами первого и второго элементов И, вторым входом третьего элемента И и через второй инвертор со вторым входом элемента И-НЕ, выход ьо со ьо которого соединен со входом сброса реверсивного счетчика. О1 ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

g(50 G 01 R 27Л6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный Комитет сссР по делАм изОБРетений и отнРьГГий (61) 935770 (21) 3280649/18-21 (22) 22.04.81

{46) 15.06.83, Бюл. и 22 (72) 5. 9. Подгорный и .Г. fl. Глаз ырин . (53) 621.317.335(088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 935770, кл. С 01 R 27Л6, 08.10.80. (54)(57) ДИЭЛЬКОИЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР по авт,св. Ю 935770, о т л и— ч а ю шийся тем, что,с целью расаирения функциональных возможностей,в него введены два преобразователя напряжения в частоту, три элемента И, реверсивный счетчик, блок автоматики, 9 -триггер, два инвертора, элемент И-НЕ, счетчик импульсов, причем входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, вход счетчика импульсов через последовательно соединенные третий элемент И и первый преобразователь напряжения в частоту соединен с измерительным контуром, а выход - с тактовым вхо„„SU„„1023255 дом Q -триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых через второй преобразователь напряжения в частоту соединены с выходом задающего генератора, первый выход блока автоматики соединен через. первый— инвертор с третьим входом второго элемента И,и непосредственно с тре" тьим входом первого элемента И, с управляющими входами переключателя и устройства управления настройкой измерительного контура в резонанс и с первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен со входам сброса реверсивного счетчика, второй выход блока автоматики соединен с информационным входом

D-триггера, входами сброса Э -триггера и счетчика импульсов, четвертыми входами первого и второго элемен- тов И, вторым входом третьего эле- . мента И и через второй инвертор со вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен со входом сброса реверсивного счетчика.

1023255 2 t0

30 ройства.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрических параметров и контроля состава на основе этих измерений жидких и твердых веществ.

По основному авт.св. М 935770 из" вестен диэлькометрический анализатор, содержащий копебательный контур с емкостной ячейкой и компенсирующим конденсатором, связанный через реактивный элемент (конденсатор ) с задающим генератором, последовательно включенные дополнительный генератор, два балансных модулятора, синхронный детектор, усилитель и устройство, управляющее настройкой измерительного контура в резонанс, Второй вход первого балансного моду"* лятора связан с выходом задающего генератора, а второй вход второго балансного модулятора связан с ко-. лебательным контуром (l) .

Однако это устройство не позволяет измерять электропроводность исследуемого вещества, эквивалентную активным потерям в нем.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. .Поставленная цель достигается тем, что в диэлькометрический анализатор, содержащий емкостную ячейку и гра" дуированный компенсирующий конденсатор, соединенные через переключатель .с измерительным контуром, состоящим из катушки .индуктивности и вспомогательного конденсатора переменной емкости, задающий генератор, соединенный с измерительным контуром через реактивный элемент связи, дополнительный генератор, соединенный через последовательно включенные два балансных модулятора с одним входом синхронного детектора., другой вход которого соединен с выходом дополнительного генератора, другие входы балансных модуляторов соединены соответственно со входом и выходом элемента связи, введены два преобразователя напряжения в частоту, три элемента И, реверсивный счетчик, блок автоматики, 2 -триггер, два инвертора, элемент И-НЕ, счетчик импульсов, причем входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, вход счетчика импульсов через последовательно сое40 ф5

55 с диненные третий эпемент И и первый преобразователь напряжения в частоту соединен с измерительным контуром, а выход - с тактовым входом D -триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых через второй преобразователь напряжения в частоту соединены с выходом задающего генератора,причем первый выход блока автоматики соединен через первый инвертор с третьим входом второго элемента И и непосредственно с третьим входом первого элемента И, с управляющими входами переключателя и устройства управления настройкой измерительного контура в резонанс и с первым входом элемента И-НЕ, выход которого связан со входом сброса реверсивного счетчика, второй выход блока автоматики

;связан с информационным входом

П-триггера, входами сброса 2 -триггера и счетчика импульсов, четвертыми входами первого и второго элементов И, вторым входом третьего элемента И и через второй инвертор со вторым входом элемента И-НЕ, вы ход которого соединен со входом сброса реверсивного счетчика.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема для измерения диэлектрических характеристик веществ; на фиг.2 - временные диа граммы напряжений на,выходах блока автоматики, поясняющие работу уст"

Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ содержит задающий генератор 1, соединенный через элемент связи 2 (конденсатор), связанный с измерительным

L (;-контуром, образованным катушкой

3 индуктивности и вспомогательным конденсатором 4 переменной емкости, переключатель 5, попеременно подклю.чающий в измерительный, С-контур градуированный конденсатор 6 перемен-. ной емкости и емкостную ячейку 7, последовательно включенные дополнительный генератор 8, два балансных модулятора 9 и 10, синхронный детектор 11 и устройство управления настройкой измерительного контура в резонанс 12, преобразователи напряжения в частоту 13 и 14, реверсивный счетчик 15, счетчик импульсов 16.

Входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика 15 соединены со

3 ответственно с выходами элементов И

17 и 18, вторые входы которых соединены с выходом преобразователя напряжения в частоту 14. Информационный вход счетчика импульсов 16 че: рез элемент И 19 соединен с выходом преобразователя 13 напряжения в частоту. Выход счетчика импульсов 16 соединен с тактовым входом D -триггера 20, а его инверсный выход соединен с первыми входами элементов

И 17 и 18, Первый выход блока 21 автоматики соединен с третьим входом элемента И 17, первым входом . элемента И-НЕ 22, через инвертор

23 с третьим входом элемента И 18 и с управляющими входами переключателя 5 и блока управления настройкой измерительного контура 12. Второй выход блока 21 автоматики соединен со вторым входом элемента И 19, четвертыми входами элемента И 17 и 18, через инвертор 24 со вторым входом элемента И-НЕ 22, с информационным 2 -входом и входом сброса триггера 20 и со входом сброса счетчика импульсов 16. Выход элемента

И-НЕ 22 соединен со входом сброса реверсивного счетчика 15.

Устройство работает следующим об разом. о

В пеРвом такте работы диэлько- метра — при высоком уровне напряжения на первом выходе блока 2 I автоматики переключателем 5 к измерительному контуру подключается емкостная ячейка 7 и вспомогательным конденсатором 4 контур настраивается в резонанс.

При настроенном в резонанс контуре разность фаз напряжений на выходе задающего генератора 1 и измерительном контуре составляет lE /2, при л этом выполняется условие

3- РЦсi c„) =0, где L - -индуктивность катушки 3;

С - емкость конденсатора связи 2

С - суммарная емкость измеритель ного контура.

Одновременно низким уровнем напряжения с выхода блока 21 автомати ки запрещается прохождение импульсов в реверсивный счетчик 15 и счетчик импульсов 16, очищаются реверсивный счетчик 15 и счетчик импульсов 16, а Э -триггер 20 по R -входу устанавливается в ноль.

023255 4

На первом и третьем входах weментов И 17 в первом такте присутствуют высокие уровни напряжения, поступающие с выхода блока 21 автома5 тики и инверсного выходами -триггера.

При появлении высокого уровня напряжения на втором выходе блока 21 автоматики разрешается прохождение импульсов с преобразователя 13 напряжения в частоту через элемент ,И 19 в счетчик импульсов 1 6 и с преобразователя 14 напряжения в частоту в реверсивный счетчик 15 через вход прямого счета, так как на первом и третьем входах элемента И 17 присутствуют предварительно установленные разрешающие уровни напряжения.

Частоты следования импульсов с пре" образователей напряжения в частоту

13 и 14 соответственно пропорциональ" ны напряжениям на выходе задающего генератора 1 V и на контуре Vk .

После заполнения счетчика импульсов 16 Э -триггер 20 переводится в единичное состояние и в результате низким уровнем напряжения с его инверсного выхода запрещается прохождение импульсов в реверсивный счетчик 15.

Число импульсов, прошедших в ре" версивный счетчик 15, пропорционально частоте преобразователя 14 напряжения в частоту и времени заполнения счетчика импульсов 16, которое обратно пропорционально частоте преобразователя 13 напряжения в частоту, т.е. можно записать лх йх="

40 4х где N - число импульсов в реверХ сивном счетчике 15 после завершения первого такта работы прибора;

45 Ч х- напряжение на измерительном контуре при подключенной емкостной ячейке 7, т.е.

1 при измерительном контуре, эашунтированном проводи50 мостью ф <, эквивалентной потерям в исследуемом ве" ществе;

Ч1, - напряжение на выходе задающего генератора 1 при подSS ключенной емкостной ячейке

7 к измерительному контуру.

К - постоянный коэффициент, эа" висящий от емкости счетчиЬ

В результате завершения полного цикла работы прибора в реверсивном счетчике 15 остается число, равное разности N -N>.

Н «N .I, Члх Ул01 kX КО /

Рассмотрим,как величина N>-N< связана с измеряемой проводимостью.

Нетрудно получить следующие аналитические выражения для амплитуды напряжений на настроенном в резонанс измерительном контуре с подключенной ячейкой 7 и на выходе задающего генератора 1: фк фо 1= где Е - ЭД6 задающего генератора

С - емкость элемента -связи 2;

Й вЂ” внутреннее (выходное) сопротивление задающего генератора 1;

g - проводимость, эквивалентная потерям в элементах измерительного контура.

Из уравнений (2) и (3) имеем

Члх (х 4в „ ССВ.

Далее из аналитических выражений, аналогичных выражениям (2) и (3) для амплитуд напряжений на выходе задающего генератора 1 и на измерительном контуре при подключенном к нему вместо емкостной ячейки 7 градуированном конденсаторе, переменной емкости 6, т.е. при отсутствии шунтирования измерительного контура проводимостью

q получим

Из уравнений (4) и (5) находим выражение для измеряемой проводимости:

Если установить постоянный коэффициент К,равным ti)Cqg, выбрав со5 1023255 ка импульсов 16 и соотношения значений крутизны преобразования блоков преобразования 13 и 14 напряжения в частоту. 5

Второй такт работы прибора осуществляется при низком уровне напряжения на первом выходе блока 21 авто" матики.

Переключателем 5 к контуру вместо 1в емкостей ячейки подключается градуировочный конденсатор 6, которым измерительный контур настраивается в.резонанс. На выходе инвертора 23 устанавливается высокий уровень напряжения.

В первую половину второго-такта низким уровнем напряжения со второ"

ro выхода блока 2 1 автоматики запрещается прохождение импульсов в счет- 2О чик 16 импульсов и в реверсивный счетчик 15, очищается счетчик импульсов 16, а на инверсном выходе D -триггера устанавливается высокий уровень напряжения. 25

Во вторую половину второго такта высоким уровнем напряжения на втором выходе блока 21 автоматики разрешается прохождение импульсов с преобразователя 13 напряжения в частоту в счетчик импульсов 16 и с npeo6pa-, зователя 14 напряжения в частоту в реверсивный счетчик 15 через вход обратного счета, так как на первом и третьем входах элемента И 18 при35 сутствуют предварительно установленные разрешающие уровни напряжения.

После заполнения счетчика импуль сов 16 D -триггер 20 переводится в единичное состояние и в результате 4О низким уровнем напряжения с его инверсного выхода запираются входы реверсивного счетчика 15.

Число импульсов, прошедших в реверсивный счетчик через вход обрат- 45 ного счета, определяется следующим выражением

<0

No= ó

"О где Ч - напряжение на измеритель- 50

ko ном контуре, незашунтированном проводимостью („;

II! — напряжение на выходе задаю10 щего генератора 1 при под" ключенном градуированном 55 конденсаторе 4 переменной емкости к измерительному контуру.

7 1023255 8 ответствующим образом крутизну пре- . ном счетчике после завершения цикла образователей 3 и 14 напряжения в измерения, соответствует измеряемо9 частоту и емкость счетчика импульсов проводимости, т.е.

16, то число, остающееся в реверсив- Я <т,- 1о. (7) 1 023255

Составитель Л.Сотникова

Редактор Т.Веселова Техред М.Ковтура Корректор А. Ференц

Заказ 4205/30 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4