Автогенераторный измеритель дисперсии диэлектрических свойств полимерных материалов

 

О

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 0 01 R 27 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3566245/18-21 (22) 17. 03. 83 (46) 30.06.84. Бюл. М 24 (72 ) Б. A. Иванов, В. И. Ручкин, П. Т. Захаров, И.A.Ôåäîðèíà, Н.А. Покалюхин и С. С. Валова (71) Казанский научно-исследовательский технологический и проектный институт химико-фотографической промыаленности (53) 621.317.33(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство

СССР по заявке Р 2945696/18-21, кл. G 01 R27/26,,1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 436274, кл. G 01 8 27/26, 1974 (прототип ) . (54 ) (.57 ) АВТОГЕНЕРАТОРНЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ДИСПЕРСИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ CBOACTB

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий два автогенератора, частотный преобразователь, входы которого соединены с выходами автогенераторов, последовательно соединенные с выходом частотного преобразователя частотный дискриминатор, низкочастотный усилитель, первый синхронный детектор и индикатор, а также модулирующий генератор, измерительный и образцовый конденсаторы, образующие сдвоенный датчик и имеющие общую точку с корпусом измерителя, переключатель, подвижные контакты которого соединены с двумя выводами сдвоенного датчика, и первый делитель частоты, выход которого соединен с цепью управления

„„Я0„„1100580 A переключателя, а вход — с выходом модулирующего генератора, о т л и— ч а ю щ и .й с я тем, что, с целью повышения точности измерения разности малых приращений емкости, связанной с дисперсией диэлектрических свойств полимерных материалов, он снабжен последовательно соединенными с выходом частотного дискриминатора высокочастотным усилителем вторым синхронным детектором, опорный вход которого соединен с выходом модулирующего генератора, прерывателем, цепь управления которого соединена с выходом первого делителя частоты, н интегратором а также блоком кома мутаторов и вторым делителем часто- g ты, выход которого соединен с цепью управления блока коммутаторов и с опорным входом первого синхронного детектора, а вход — с выходом первого делителя частоты, причем выход интегратора, модулирующего генерато- Я ра и подвижный контакт переключателя соединены соответственно с тремя первыми контактами блока коммутаторов, модулирующие входы первого и второго автогенераторов соединены соответственно с вторым и третьим контактами первой контактной группы и параллельно с третьим и вторым контактами второй контактной. группы, а их времязадающие цепи соединены соответственно с вторым и третьим контактами третьей контактной группы блока коммутаторов.

1100580

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля параметров материалов, веществ и иэделий, в частнос-..и диэлектриков на основе полимеров, обладающих дисперсией диэлектрических характеристик, и может быть использовано как для анализа физико-механических свойств полимерных композитов, так и для контроля кинетики химико-технологических процессов твердения или структурообраэования полимеров.

При электроемкостном контроле твердеющих сред используется зависимость их физико-механических свойств 15 от разности диэлектрических проницаемостей объекта, измеренных на двух частотах, лежащих в тсй области, где дисперсионная характеристика диэлектрика имеет ярковыраженный характер.

Известны автогенераторные устройства, основанные на измерениях малых приращений емкости измерительного датчика, включенного во времязадаю- 25 щую цепь автогенератора, и содержащие измерительный и опорный автогенераторы, емкостной датчик в резонансной цепи измерительного автогенератора, канал частотного преобразования и детектирования информационного сигнала и индикатор, а также цепи пассивной или активной компенсации температурных дрейфов частот автогенераторов 513.

Однако эти устройства не обеспечивают необходимой точности при измерении дисперсии диэлектрических свойств материалов, поскольку существенное влияние оказывает временная нестабильность входных неинформацион-40 ных параметров сигнала первичного преобразователя (влажность объекта, собственная емкость датчика и прочие побочные факторы ), изменения которых за время перестройки измерительного 45 автогенератора на другую фиксированную частоту вносят дополнительную погрешность в измерения дисперсионных характеристик, которую трудно учесть из-за отсутствия непрерывного контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является автогенераторный измеритель дисперсии диэлектрических свойств полимерных материалов, содержащий два автогенератора, частотный преобразователь, входы которого соединены с выходами автогенераторов, последовательно соединенные с выходом частотного преобразователя, частотный ди- 60 скриминатор, низкочастотный усилитель, первый синхронный детектор и индикатор, а также мрдулирующий генератор, измерительный и образцовый конденсаторы, образующие сдвоенный.датчик и имеющие общую точку с корпусом измерителя, переключатель, подвижные контакты которого соединены с двумя выводами сдвоенного датчика, и первый делитель частоты, выход которого соединен с цепью управления переключателя, а вход — с выходом модулирующего генератора f2).

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения разности малых приращений емкости из-за неидентичности амплитудно-частотных характеристик каналов детектирования, усиления информационных сигналов и отсутствия коррекции погрешности, связанной с наличием паразитной амплитудной модуляции, вызванной неидентичностью реактивных параметров ( амплитудных модуляторов (температурный дрейф ), получаемых параллельно измерительным датчикам.

Цель изобретения — повышение точности измерения разности малых приращений емкости, связанной с дисперсией диэлектрических свойств полимерных материалов.

Поставленная цель достигается тем, что автогенераторный измеритель дисперсии диэлектрических свойств полимерных материалов, содержащий два автогенератора,.частотный преобразователь, входы которого соединены с выходами автогенераторов, последовательно соединенные с выходом частотного преобразователя частотный дискриминатор, низкочастотный усилитель, первый синхронный детектор и индикатор, а также модулирующий гейератор, измерительный и образцовый конденсаторы, образующие сдвоенный датчик и имеющие общую точку с корпусом измерителя, переключатель, подвижные контакты которого соединены с двумя выводами сдвоенного датчика, и первый делитель частоты, выход которого соединен с цепью управления переключателя, а вход — с выходом модулирующего генератора, снабжен последовательно соединенными с выходом частотного дискриминатора высокочастотным усилителем вторым синхронным детектором, опор ый вход которого соединен с выходом модулирующего генератора, прерывателем, цепь управления которого соединена с выходом первого делителя частоты, и интегратором, а также блоком коммутаторов и вторым делителем частоты, выход

koToporo соединен с цепью управления блока коммутаторов и с опорным входом первого синхронного детектора, а вход — с выходом первого делителя частоты, причем выход интегра; тора, модулирующего генератора и подвижный контакт переключателя соединены соответственно с тремя первыми контактами блока коммутаторов, 1100580 модулирующие входы первого и второго автогенератором является первый, автогенераторов соединены соответст- через соответствующие контакты блока венно с вторым и третьим контактами коммутаторов 5 и переключатели 13 и первой контактной группы и параллель- его времязадающий цепи с определен но с третьим и вторым контактами вто ной частотой (nQ ) поочередно подклюрой контактной группы, а их время- 5 чаются образцовая и измерительная задающие цепи соединены соответст- емкости, при эroM эа счет разности веыно с вторым и третьим контактами обобщенных параметров емкостей изметретьей контактной группы блока няется частота генерации первого коммутаторов. автогенератора, принимая поочередно

На фиг. 1 представлена блок-схема 10 с частотой пй два значения w+ и си

1 предлагаемого измерителя; на фиг. 2а- (фиг. 2d) . К модулирующему входу спектр частот автогенераторов в раэ- второго автогенератора 2, являющеголичные полупериоды управляющих и ся в этом такте опорным, через вторую .модулирующего сигналов; на фиг. 26- контактную группу блока коммутато2 - — эпюры выходных напряжений мо- ) 5 ров 5 подключается модулирующий генедулирующего генератора, первого и ратор 12 переменное напряжение второго делителей частоты соответст- которого частоты шпЯ прямоугольной венно (соотношение между коэффици- формы (фиг. 2 6 ), воздействуя на ентами деления m и и и частотой Sl) модулирующие цепи второго автогенеданы в произвольном масштабе); íà, ур ратора, изменяет его частоту, которая фиг. 24-2 ж - характер изменения, . принимает поочередно с частотой mug частоты выходных сигналов первого, два значения ы и ш .

2 2 и второго автогенераторов и частотно- Переменное напряжение с выхода го преобразователя,соответственно; модулирующего генератора 12 одноврена фиг. 3 — эпюры напряжений на вы- 25 менно поступает на первый делитель

:ходе второго синхронного детектора частоты 15, в котором оно преобразу(м), прерывателя (6) и первого синх- ется в напряжение частоты пЯ пряморонного детектора (а ), а также эпюры угольной формы (фиг. 2 в), управляюнапряжений на модулирующих входах щее работой переключателя 13, и попервого (в) и второго.(ц автогенера- 30 дается на второй делитель частоты 16. торов. Пунктирной линией на фиг. Зд Второй делитель частоты преобразует показан уровень постоянной составляк- напряжение частоты nQ в прймоугольщей. напряжения после усреднения в ное напряжение частоты Я (фиг. 22), выходной цепи первого синхронного которое управляет блоком коммутатодетектора; индексы, стоящие у. осей ров 5, определяя длительность такординат, указывают, к какому блоку. тов (Т /Я) и цикла измерения (27/Я) . . 35 измерителя относится изображаемый . Под воздействием управляющего напряграфик; разрывы осей абсцисссделаны жения по окончании первого такта ! для внесения поясняющих надписей.. (через полупериод й/Я) состояние контактов всех контактных групп блока 5 вый и второй автоген 1,2 содержит пер- 40. изменится на п т ро ивоположное, т. е. ераторы H.,° замки тыми ока т последовательно соединенные частотУ ажутся перв ый и третий контакты всех групп. ный преобразователь 3 и частотный дискриминатор 4 блок коммутаторов 5 высокочастотный усилитель 6, интегратор, измерительный конденсатор 8, („„, е о раэцов конденсатор 9, низкочас- . (являющегося в этом такте измерительным), а модулирующий генератор 12 второй синхрон- соединяется о мо ли модулирующими цепями тор, переключатель 13, прерыва- .50 является в этом такте опорным . кастель 14, последовательно соединенные "" п рным). Часпервый и второй делители частоты 15 тота первого автогенератора скачкои 16, первый синхронный детектор 17 п ин образно изменяется (модули ется и индикатор 18. т Р .принимая с частотой мому два значения о

Измеритель работает следующим (о и ь„(фиг. 2д), а частота вто оа в орообраз ом. го автогенератора с частотой коммуВыхо ные н

ыходные сигналы пеРвого 1 и вто- . эначени ь2 )(ь .2 1 кото ые тации пЯ принимает поочередно два рого 2 автогенераторов смешиваются значения ь и ш (фиг. 2 е) соответствуют обобщенным па амет ам

<. емкостей сдвоенного датчика. и из полученного спектра комбинационных частот выделяются частоты, 60 Параметры модулирующего напряже.равные разности .генерируемых в дан- ния генератора 12 (амплитуда и фаза ный момент частот автогенераторов. переменной составляющей и уровень

Цикл измерения разделен на два .постоянной составляющей модулируютакта. В одном из тактов (условно щего сигнала) при начальной установназовем его первым) измерительным g5 ке нуля (когда отсутствует измеряе1100580 мый объект) должны быть согласованы с параметрами модулирующих цепей автогенераторов таким образом, чтобы для опорных и измерительных частот в отсутствие внешних воздействий и при условии идентичности собственных параметров емкостей сдвоенного датчика в любой из тактов выполнялось условие симметрии:

u) — ш =ш -и> -u)-о) =Й о о о о2 1 1 2 1 2 Р

10 Р среднее за период 2))/о значение разностной частоты автогенераторов. Кроме того, разнос опорных частот должен быть таким, чтобы под влиянием информативных и побочных факторов в режиме измерения соблюдались условия баланса (цепи. коррекции разомкнуты):

20 ш

2 2 частоты частотно-модулированного (w„ и cuÄ ) сигнала второго (первого) автогенератора, служащие в соответствующий такт в качестве опорных и зависящие от параметров модулирующего напряжения; и ь à — мгновенные значения 30 частоты частотно-модулированного (w2 и (о-) сигнала первого (второго) г г автогенератора, зависящие как от побочных факторов (нестабильность и неидентичность собственных пара- 35 метров образцовой и нэмеоительной емкостей сдвоенного датчика, температурный дрейф частот автогенераторов, влажность измеряемого объекта), так.и от информативного Фактора — 40 диэлектрической проницаемости измеряемого объекта на соответствующей частоте ш",(ш j

Воздействие информативного и побочных факторов приводит к нарушению 45 условия симметрии (1) и к появлению на выходе частотного преобразователя 3 частотно-модулированного сигнала, несущие разностные частоты которого определяются величиной приращения среднего значения разностной частоты шр, которое в общем случае определяется положением частот опорного автогенератора, т.е. для первого такта измерения среднее значение разностной частоты равно: 55 а для второго такта() Рг

Тогда в первый такт при подключении образцовой емкости 9 разностные частоты равны соответственно (фиг. 2a):

w - и>г =ш +ChI и w -ш =uJ -с г (г) г 1 Р1 1 1 г Р1 65 а при подключении измерительной емкости 8 с измеряемым объектом соответствующие значения разностных частот равны:

w -ш" =ш +д"- и о -ш =(О -d"- (6) о и

il

2 1 P" 1 Р1 где d „è d. - - приращения среднего значения раэностной частоты урн, первое из которых зависит от побочных факторов (температурный дрейф параметров образцовой емкости и частот автогенераторов), а второе - от суммарного действия информативного (диэлектрическая проницаемость измеряемого объекта на частоте w „) и побочных факторов (к побочным факторам добавляется неидентичность собственных параметров емкостей сдвоенного датчика и доля приращения частоты измерительного автогенератора, вызванная влиянием влажности измеряемого объекта).

Аналогично во второй такт измерения несущие частоты выходного сигна- . ла блока 3 определяются выражениями: а при подключении измерительной емко-сти с измеряемым объектом— м-ш =ш d" и шг- о =м -д"-, (в) о 7

2 Рг 2 2 1 Рг 2 г где 4 г, d"2 в приращения среднего значения разйостной частоты ш, зависяРг щие соответственно от побочных факторов температурные дрейфы параметров образцовой емкости и частот автогенераторов) и от суммарного действия информативного (диэлектрическая проницаемость измеряемого объекта на частоте ь о)и побочных факторов (в том числе влажность объекта и неидентичность собственных параметров емкостей сдвоенного датчика ).

Измерительная и образцовая емкости.изготавливаются конструктивно идентичными на одной подложке (по единой технологии) и соединяются по. дифференциальной схеме, поэтому влияние внешних воздействий на их собственные параметры приводит к одинаковым по величине и по знаку приращениям частоты измерительного автогенератора (неидентичность параметров дополнительно устраняется при установке нуля), при этом время действия возмущения (постоянная дрейфа) должно быть больше периода коммутации емкостей (2л/nQ . Кроме того, если период коммутации емкостей подобрать меньшим некоторой постоянной времени то,, в течение которой частоты автогенераторов (а,также параметры емкостей) стабильны, то изменение девиации среднего значения разностной частоты за период 2й/nQ в данный

1100580 ъ такт определяетсятолько диэлектрической проницаемостью и влажностью измеряемого объекта на данной частоте.

Из соотношения (5 ) следует, что девиация средней раз ностной частоты за один полупериод л/ng первого такта равна величине 2(д" ), а за другой полупериод — 2(d -"), исходя из соотношения (6). Тогда изменение девиации за один период 2 /пЯ перво- 10 го такта, пропорциональное диэлектрической проницаемости и влажности объекта, равно:

15 г(Р"- -Ь" ) =Z(b„) соответственно за один период 2ъ/nQ второго такта изменение девиации среднего значения разностной частоты, пропорциональное соответственно диэлектрической проницаемости и влажности измеряемого объекта на частоте ь4 равно, исходя иэ соотношений (7) и (8):

25 (г )=Z(;) где Ь„и Л вЂ” приращения частот. ш „ и юг соответственно первого и второго автогенераторов, .зависящие только З0 от влажности и диэлектрической проницаемости измеряемого объекта на этих частотах. Если влажность объекта за один цикл измерения остается постоянной, то ее вклад в величину приращения частоты измерительного автогенератора будет одинаковым на обеих частотах, поскольку диэлектрическая проницаемость воды не зависит от частоты вплоть до СВЧ-диапазона, а область дисперсии. большинства твер-40 деющих полимерных материалов лежит гораздо ниже нижней границы укаэанного диапазона. Поэтому при соответствукщем выборе периода управляющего сигнала частоты Я. величина разности 45 (ь — й.))определяется только разностью диэлектрических проницаемостей объекта, измеряемых на двух частотах, т.е. характеризует дисперсию диэлектрических свойств данного материала в 50 области частот (ш1, г )

Необходимо подчеркнуть, что период коммутации емкостей сдвоенного датчика должен быть гораздо меньше времени действия случайных флуктуа- 55 ций частот автогенераторов, т.е. при выборе соотношения между частотами управляющих и модулирующего сигна.— лов должно соблюдаться условие

2 л/е Яс< у1(/ng ai < 27) @ с (н) . 60 ос "e.i где т — некоторая постоянная време-. ни, в течение которого частоты автогенераторов стабильны; 65

8 — постоянная времени, в течение которой влажность изме. ряемого объекта остается постоянной.

При выполнении этого услЬвия, имеющего место при изменениях внешних климатических условий и температуры, величины b„ b, а также их разность, зависят только от изменения девиации среднего значения разностной частоты за период 2У/nQ в соответствующий такт и не зависят от.из-. менения абсолютных значений опорных и измерительных частот автогенераторов. Кроме того, частота модулирующего сигнала, частоты раэностного сигнала и частоты генерации должны подчиняться условию где ю „„ — наименьшая из генерирующих автогенераторами частот (для изображенного на фиг. 2 примера

Ц3 Гю;Л = и 2 Ф

ыр,1 „, и ш „„,„— наименьшая и наиболь-. шая иэ частот разностного сигнала, выделяемых из спектра комбинационных частот автогенераторов.

Частотно-модулированный сигнал раэностной частоты, ограниченный по амплитуде в выходном звене частотного преобразователя 3 (для устранения паразитной амплитудной модуляции) поступает в частотный дискриминатор 4, служащий в качестве линейного преобразователя частота-амплитуда.

Линейный участок его частотной характеристики охватывает весь диапазон раэйостных частот, определяемых выражениями (5) -(8), а рабочая точка совпадает со средним значением разностной частоты, определяемым из вы-. ражения (1). В результате указанного линейного преобразования на выходе дискриминатора появится амплитудночастотно-модулированный сигнал, огибающие напряжения которого на соответствующей частоте (Я, n Q u m ng ) воспроизводят закон изменения мгновенного значения несущей частоты входного разностного сигнала (фиг. 2 ).

Поэтому амплитуда огибающего напряжения частотыюеЯ пропорциональна девиации среднего значения разностой частоты, которые -по условию (11) остоянно в течение периода 2У/ Я, эа полупериод 7 i/nR, т.е. в первый такт амплитуда огибающей пропорциональна соответственно величинам d" -, и

d", а во второй такт - d" и d"1.

1 г г

Амплитуда огибающего напряжения частоты,nfl пропорциональна отклонению от среднего значвния девиации, которое равно полусумме девиаций средней раэ-. ностной частоты эа один период 2)

1100580

)0 в первый такт пропорциональна величине а во второй такт

)О

Амплитуда огибающей частоты о пропорциональна иэменению отклонения от среднего значения девиации средней раэностной частоты эа весь цикл измерения (период 27/ Я ), т. е. пропорциональна разности отклонения от среднего значения девиации (среднее . значение девиации определяется за период 2 «/ пЯ одного такта), равной величине а -a„„KoTo aasHcirx только от входного ийформативного параметра измеряемого объек.та.

Низкочастотный усилитель 10, настроенный на первую гармонику частоты

Я, выделяет из выходного. амплитудночастотно-модулированного сигнала. частотного дискриминатора 4 гармоническое напряжение синусоидальной формы, поступающее на первый синхронный детектор 17, на опорный вход которого с выхода второго делителя частоты 16. подается напряжение той же частотыя . ВыПрямленный по двухтактной схеме сигнал (фиг. Зд) после усреднения в выходной цепи детектора выводится на индикатор 18, показываю- 35 щий уровень постоянной составляющей выходного сигнала первого синхронного детектора, который пропорционален величине (а — ь„), 3ависящей оТ дисперсии диэлектрических свойств изме- 4О ряемого объекта.

Высокочастотный усилитель б, настроенный на первую гармонику частоты

en% выделяет иэ выходного сигнала дискриминатора гармоническое напряже-45 ние синусоидальной формы, поступающее на второй синхронный детектор 11, на опорный вход которого с выхода модулирующего генератора 12 подается напряжение той же частоты в Я. С выхода второго синхронного детектора выпрямленный по двухтактной схеме сигнал в виде полуволн синусоида (фиг. За) поступает на прерыватель 14, управляемый напряжением частоты nQ с первого делителя частоты 15. Такты работы прерывателя синхронизированы с тактами переключателя 13 таким образом, что при включении во времязадающую цепь измерительного автогенератора образцовой емкости 9 контак- 0 ты прерывателя замыкаются, а когда подключается измерительная емкость 8, прерыватель разомкнут. На выходе прерывателя формируется последовательность пакетов входного сигнала, дли- 65 тельность которых равна и/пЯ, а период следования пакетов - 2к/n9 (фиг. 30 ) . Причем амплитуда пакетного напряжения в первый такт измерения пропорциональна величине d",, которая зависит только от побочных факторов, .связанных со случайными флуктуациями параметров образцовой емкости и дрейфом частот автогенераторов за полупериод Т/nQ. Соответственно во второй такт измерения результирующая амплитуда .пакетного напряжения зависит от побочных факторов, также приводящих к появлению девиации среднего значения разностной частоты в такты подключения образцовой емкости во времяэадающую цепь второго автогенератора. Пакетное напряжение поступает на интегратор 7, постоянная времени которого подбирается по условию ь т 6 „>) 2й/пЯ, (Ю) где Т„- постоянная интегрирования блока 7.

После усреднения в интеграторе постоянное напряжение, уровень которого зависит от побочных факторов, влияющих в данный полупериод и /я на частоту измерительного и опорного автогенераторов, подается через первую контактную группу блока коммутаторов 5 на модулирующий вход того автогенератора, который является в данный такт работы коммутатора измерительным. Поскольку автогенераторы работают в измерительном режиме поочередно, то на их модулирующих входах модулирующий сигнал частоты пЯ чередуется с выходным сигналом интегратора, который при правильном подборе фазовых соотношений с входным сигналом, пропорциональным девиации среднего значения разностной частоты за попупериод ))/nest соответствующего такта, а также при соблюдении условия (15t будет служить в качестве корректирующего воздействия на модулирующие цепи измерительного автогенератора. При этом -частота измерительного автогенератора перестраивается до тех пор, пока в соответствующий полупериод л/пЯ. не будет выполнено условие, при котором одна из мгновенных частот частотно-модулированного выходного сигнала измерительного автогенератора займет на частотной оси положение, симметричное относительно положения, опорных частот другого автогенератора. Из сказанного следует, что в первый такт выполняется соотношение ц о щ «и) = щ - ш (46)

Я 1 Р" 1 а во второй .такт соответственно соотношение

1100580

12 и, как следует .иэ соотношений (5) (10), величины d"1, d, пропорциональ-. ные девиациям среднего значения разностной частоты, будут скомпенсированы до нуля (с точностью до ошибки некомпенсации замкнутых систем автотенератор 1-преобразователь 3- дискриминатор 4 — усилитель б - детектор 11прерыватель 14 — интегратор 7 — блок

5 коммутаторов-автогенератор 1 и автогенератор.2 — преобразователь 3 дискриминатор 4 - усилитель б — детектор 11 — прерыватель 14 — интегратор 7 — блок 5 коммутаторов— автогенератор 2), а величины d"z, d 2 уменьшатся соответственно до зйачений 4„ и 4, которые не будут скомпенсированй и приведут к появлению на выходе частотного дискриминатора 4 огибающего напряжения частоты и, амплитуда которого пропорциональ.-20 на их разности 4 — d,, т.е. входно- . му информативному параметру измеряемого объекта.

Необходимо. отметить, что уровень постоянной составляющей выходного 25 напряжения интегратора, оставшийся по окончании одного из тактов, также может привести к неинформативному сдвигу несущейчастоты измерительного автогенератора в следующем такте, З0 эта приведет лишь к увеличению (уменьшению ) девиации среднего значения раэностной частоты и соответственно к увеличению (уменьшению) сигнала коррекции на выходе интегратора,З5 который будет перестраивать частоту измерительного автогенератора, пока не наступит режим, при котором девиации среднего значения частоты разностного сигнал будет определяться только информативным фактором.

Следует также подчеркнуть, что информативные приращения 4 и 4 часо о

1 . 2 тот ш„и ш2 автогенераторов являются величйнами одного знака, т.е. приводят к сдвигу несущих частот влево по 45 частотной оси (фиг. 2 a), в то время как неинформативные составляющие приращений средних значений разностных частот Шр1 И Шр2, обусловленные случайными медленными дрейфами опор- 50 ных и измерительных частот автогенераторов, могут иметь любой знак и при этом по модулю превосходить соответствующие им величины информативных параметров. Это обстоятельство 55 может привести к ситуации, когда, например, 41= -d, т.е. согласно .соотношениям (5), (6 ) и (9) значения разностных частот, выделяемых в дан- ном такте, соответствуют выражениям ц» (d -(u "(d 4, ю -и =ЮР о Z 1

Р1 1 1 2 Р1 1 и >4 ш6=ш -ш -ш . В этом случае

2 1 Р1 1 2 подключение измерительной емкости не приведет к возникновению девиации 65 средней частоту раз ностного сигнала шр,, так как d ". =О, а возникающая при.подключении образцовой емкости девиация равна величине 2(4„),.и поскольку .фазовые соотношения между входным и выходным сигналами замкнутой цепи автогенератар 1 — преобразователь 3 — дискриминатор 4 — усилитель б — детектор 11 — прерыватель 14интегратор 7 — блок 5 компараторов— автогенератор 1 остаются неизменными, это приведет к появлению на модулирующем входе первого автогенератора сигнала коррекции, пропорционального укаэанной Величине девиации, и к,пе рестройке его частоты до тех пор, ! пока не будет выполнено соотношение (16). При этом подключение измерительной емкости вновь вызовет появление девиации средней частоты разностного сигнала, пропорциональной информативному приращению частоты автогенератора Ь1

Для исключения погрешности, возникающей как эа счет первоначальной расстройки частот автогенераторов, так и эа счет неидентичности собственных параметров емкостей сдвоенного датчика, перед началом измерений проводится калибровка измерителя (установка нуля ). Такты работы измерителя при калибровке аналогичны тактам режима измерения. Измеряемый объект выводится при этом из зоны чувствительности измерительной емкости. Регулируя параметры модулирующих цепей автогенераторов, устанавливают необходимый раснос опорных частот автогенераторов, проверяя соблюдение условий баланса (2), а затем с помощью подстроечных элементов времязадающих цепей (на фиг. 1 элементы регулировки подстройки автогенераторов не показаны) добиваются вы- " полнения условия симметрии (1) .

После этого измеритель готов к работе.

Таким образом, введение нескольких поднесущих частот коммутации зондирующих сигналов Я, nQ и mn5l и низкочастотной перекрестной коммутации времязадающих и модулирукищих цепей двух разностных автогенераторов позволило за счет поочередного использования этих автогенераторов в измерительном и опорком режимах выделить информацию об измеряемом объекте, полученную на двух частотах, в одноканальном приемно-измерительном тракте, а также с помощью одной цепи обратной связи за счет временной селекции корректирующих сигналов непрерывно компенсировать погрешность, возникающую иэ-за случайных медленных флуктуаций параметров измерительной емкости и частот автогенераторов, подстраивая автогенератор, находя13

1100580 щийся в измерительном режиме, с таким условием, чтобы девиация среднего значения разностной частоты опорного и измерительного автогенераторовЪависела только от информативных параметров измеряемого объекта.

1100580 ота

t реиЮ

Составитель Л; Сорокина

Редактор М. циткина Техред H. Лсталош :, корректор Л. Пилипенко

Заказ 4577/36 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4