Автогенераторный многопараметрический измеритель

 

АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬj содержащий три автогенератора, калздый из которых состоит из нелинейного элемента, колебательного контура в нагрузочной цепи, вихретокового датчика, включенного в качестве элемента колебательного контура, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий частотные детекторы, входами соединенные с выходами автогенераторов, три блока деления, на входе которых попарно подключены вьпсоды амплитудных и частотных детекторов, автоматический коммутатор, входы которого соединены с выходами блоков деления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к выходу автоматического коммутатора, регистратор, микропроцессор, включенный между . выходом аналого-цифрового преобразователя и входом регистратора, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и микропроцессора, о тличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и расщирения частотного диапазона измерений, он дополнительно снабжен емкостным датчиком, умножителем добротности, тремя управляемыми конденсаторами (Л и управляемым резистором, при этом емкостной датчик включен в колебательньй контур третьего автогенератора , первый, второй и третий управляемые конденсаторы включены соответственно в колебательные контуры первого, второго и третьего автогенесо ю ел :о раторов, управляемый резистор подключен к нелинейному элементту третьего автогенератора, выходы амплитудных детекторов соединены соответственно с управляняцими входа-t ми первого, второго и третьего управляемых конденсаторов, а выход третьего частотного детектора подключен к управляющему входу управляемого резистора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3633796/24-21 (22) 05.08.83 (46) 30.12.84. Бюл. Ф 48 (72) Э.И.Арш, А.С.Данилевский., M.Ã.Ïåâçíåð, Д.П.Сивцов и А.К.Флоров (71) Крымское научно-производственное объединение винодельческой промышленности и Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53 )621.317.75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 351148, кл. G 01 R 27/26, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 9!1287, кл, С 01 К 27/26, 1981 (прототип). (54)(57) АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ, содержащий три автогенератора, каждый из которых состоит иэ нелинейного элемента, колебательного контура в нагрузочной цепи, вихретокового датчика, включенного в качестве элемента колебательного контура, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий частотные детекторы, входами соединенные с выходами автогенераторов, три блока деления, на входе которых попарно подключены выходы амплитудных и частотных детекторов, автоматический коммутатор, входы которого соеди. нены с выходами блоков деления, аналого †цифров преобразователь, подключенный входом к выходу автоматического коммутатора, регистратор, микропроцессор, включенный между . выходом аналого †цифрово преобразователя и входом регистратора, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и микропроцессора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения устройства и расщирения частотного диапазона измерений, он дополнительно снабжен емкостным датчиком, умножителем добротности, тремя управляемыми конденсаторами и управляемым резистором, при этом емкостной датчик включен в колебательный контур третьего автогенератора, первый, второй и третий управляе-. мые конденсаторы включены соответственно в колебательные контуры первого, второго и третьего автогенераторов, управляемый резистор подключен к нелинейному элеменпу третьего автогенератора, выходы амплитудных детекторов соединены соответственно с управляющими входа-, ми первого, второго и третьего управляемых конденсаторов, а выход третьего частотного детектора подключен к управляющему входу управляемого резистора.

259 того, измеритель содержит умножители частот, фазовращатели, многовходовой сумматор и избирательные усилители, входы которых подсоединены к резонансной частоты, выход которого соединен со входом устойчивого фазового детектора соединен с выходом фазовращателя (2j . ,>

К достоинствам этого устройства можно отнести применение микропроцес. сора и многопараметрические измере-.. ния, увеличивающие количество информации о свойствах объекта.

Недостатком этого устройства является сложность структурной схемы, содержащей большое число преобразователей и усилителей, и трудность точного согласования блоков преобразования сигналов.

Кроме того, использование схемы со смесителем частот сужает диапазон рабочих частот.

Известно устройство для измерения электрических параметров сред, основанное на том, что в контролируей" мом объекте возбуждают с помощью вихретокового датчика модулирован- 15 ные по частоте вихревые. токи и измеряют параметры сигнала, используя вьщеление гармонических составляющих селективными детекторами, По амплитудно-фазовым соотношениям, составляющих кратным частотам модуляции вихревых токов судят о результатах контроля, Устройство содержит высокочастотный свил-генератор, вихретоковые датчики, подключенные к 25 выходу этого генератора, низкочастотный модулятор с целью управления частотой свип-генератора (1) .

Отличительной особенностью устройства является использование частотно-избирательных фазочувствительных каналов, кратных по частоте модулятора, и применение вычислитель ного блока в качестве регистратора.

К достоинствам этого устройства мож-.

35 но отнести измерения на ряде частот, фиксируя одновременно-амплитудный и фазовый сигналы.

Однако это устройство имеет недостатки, связанные сло сложностью

40 структурной схемы и трудностями согласования ввода и съема сигнала свип-генератора, что в итоге снижает точность измерений.

Наиболее. близким к предлагаемому . является автогенераторный измеритель, 45 который содержит два автогенератора, к выходам которых последовательно подключены смеситель, усилитель резонансной частоты,. фазовращатель, автоматический коммутатор, емкостная 50 измерительная ячейка с объектом измерения, а также фазовый детектор, регистрирующее устройство, устойчивый фазовращатель, выход которого подключен к опорному входу фазового 55 детектора, микропроцессор 8 блок .управления, который управляет коммутатором и микропроцессором. Кроме

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение частотного диапазона измерений.

Указанная цель достигается тем, что автогенераторный многопараметрический измеритель, содержащий три автогенератора, каждый из которых состоит из нелинейного элемента, колебательного контура в нагрузочной цепи, вихретокового датчика, включенного в качестве элемента колебательного контура, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий частотные детекторы, входами соединенные с выходами автогенераторов, три блока деления, на входе которых попарно подключены выходы амплитудных и частотных детекторов, автоматический коммутатор, входы которого соединены с выходами блоков деления, аналогоцифровой преобразователь, подключенный.входом к выходу автоматического коммутатора, регистратор, микропроцессор, включенный между выходом аналого-цифрового преобразователя и входом регистратора, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и микропроцессора, дополнительно снабжен емкостным датчиком, умножителем добротности, тремя управляемыми конденсаторами и управляемым резистором, при этом емкостной датчик включен

1 1132 2

Изобретение относится к области резонансных измерений электрических параметров, связанных с физическими свойствами объекта, с помощью вихретоковых и емкостных датчиков, В част. выходу смесителя, вход умножителя

5 ности, оно может быть применено частоты подключен к выходу усилителя для контроля свойств виноматериалов при их обработке, обеспечивающей ускорение и повышение качества фазовращателя, а сигнальный вход технологического процесса.

11322 в колебательный контур третьего автогенератора, первый, второй и

I третий управляемые конденсаторы включены соответственно в колебательные контуры первого, второго и 5 третьего автогенераторов, управляемый резистор подключен к нелинейному элементу третьего автогенератора, выходы амплитудных детекторов соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего управляемых конденсаторов, а выход третьего частотного детектора под ключен к управляющему входу управляемого резистора.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

УстройстВо содержит три автогенератора 1-3, три амплитудных детектора 4-6, три частотных детектора 7-9, три блока деления 10-12, блок управления 13, автоматический коммутатор

14, аналого-цифровой преобразователь

15, микропроцессор 16 и регистратор

17. Первый автогенератор содержит вихретоковый датчик 18, колебательный контур 19, нелинейный элемент

20, управляемый конденсатор 21 и умножитель добротности 22. Второй

30 автогенератор содержит вихретоковый датчик .23, колебательный контур 24, нелинейный элемент 25 и управляемый конденсатор 26. Третий автогенератор содержит вихретоковый датчик 27, емкостный датчик 28, управляемый конденсатор 29, колебательный контур 30, нелинейный элемент 31 и управляемый резистор 32.

Вихретоковый датчик 18, управляемый конденсатор 21 и умножитель 40 добротности 22 подключены к колебательному контуру 19 автогенератора

1. Вихретоковый датчик 23 и управляемый конденсатор 26 подключены к колебательному контуру 24 автогене 45 ратора 2; Вихретоковый датчик 27, емкостный датчик 28 и управляемый конденсатор 29 подключены к колебательному контуру 30 автогенератора

3, к нелинейному элементу 31 которо- 50 го подключен управляемый резистор

32. Входы амплитудного детектора 4 и частотного детектора 7 подключены к выходу автогенератора I а выходы детекторов 4 и 7 подключены на входы 55 блока деления 10. Выход детектора

4 соединен также с управляющим входом управляемого конденсатора 21.

59 4 ф

Амплитудный детектор 5 и частотный детектор 8 подключены к выходу автогенератора 2,а выходы детекторов

5,8 подключены на входы блока деления 11. Выход детектора 5 соединен также с управляющим входом управляемого конденсатора 26. Амплитудный детектор 6 и частотный детектор 9 подключены к выходу автогенератора

3, а выходы детекторов 6 и 9 подключены на вход блока деления 12.

Выход детектора 6 соединен также с управляющим входом управляемого конденсатора 29, а выход частотного детектора 9 соединен также с управляющим входом управляемого резистора

32. Выходы блоков деления 10-12 соединены со входом автоматического коммутатора 14, а выход коммутатора подключен через аналого-цифровой преобразователь 15 ко входу микропроцессора 16, соединенного с регистратором 17.Выходы блока управления 13 подключены к управляющим входам автоматического коммутатора

14 и микропроцессора 16.

Устройство работает следующим образом.

Рабочие частоты автогенераторов

1-3 выбираются исходя из частотных дисперсий электропроводимости и диэлектрических свойств объекта— некратным и разнесенным по диапазону с целью уменьшения взаимной корреляции сигналов. При внесении объекта в поле датчиков 18,23,27,28 происхо дит следующее. Добротность колебательных контуров 19,24,30 уменьшает-.. ся, что приводит к изменению сигналов амплитудных детекторов 4-6. В то же время имеет место н частностная расстройка колебательных контуров за счет внесенногоореактивного сопротивления, а в колебательном контуре 30 — и за счет изменений эквивалентной емкости датчика 28,.

Частотная расстройка контура приводит к появлению сигналов на выходах частотных детекторов 7-9. При измерениях сильнопроводящих жидкостей частотная расстройка может выйти за пределы рабочих участков характеристики резонансных контуров частотных детекторов. Для устранения этого служат управляемые конденсаторы 21,26,29, уменьшение емкостей которых пропорционально сигналу соответствующего амплитудного детектора. На выходе амплитудного детектора 4 сигнал пропорционален внесенному в контур активному сопротивлению 3 я (на низкой частоте цн, у 1), а на выходе частотного детектора 7 сигнал пропорционален индуктивному внесенному сопротивлению

9 1Ь . Сигнал на входе блока деле1 ния 10 пропорционален нормированному внесенному сопротивлению 1 „„ ио м

= Ицц„/у ) 1. я, . На выходе блока деления 11 сигнал пропорционален

"ен морм з = "вил! " вн д Так как в частотнойдисперсии электрапроводимости4(Щ виноматериалов(в диапазоне от низких частот до.15 ИГц)наблюдается вначале резкое повышение 0 с частотой, а затем монотонное изменение, то в контур 30 включен емкостной датчик

28. Это позволяет учесть изменение степени шунтирования емкостного датчика на высокой частоте по изменению эквивалентной емкости датчика, В то же время для увеличения информативности сигнала третьего(высокочастотного) автогенератора необходимо расширить диапазон его изменений. Для этой цели используется соответствующее изменение режимных параметров автогенератора 3 путем подачи сигнала частотного детектора

9 на управляющий вход управляемого резистора 32,.изменяющего режим авто

132259 б генератора в сторону увеличения полезного сигнала. Сигнал на выходе блока деления 12 пропорционален

< "(ен ц GJ 1 ви > где Х вЂ” коэффици5 ент расширения диапазона измерений.

Диапазоны измерений автогенераторных измерителей зависят также от доброт-. ности колебательных контуров. Поэтому в контуре 19 автогенератора 1 исполь10 зован умножитель добротности 22, представляющий собой отрицательное сопротивление, повышающее доброт ность колебательного контура 19 до уровня добротностей колебательных контуров 24 и 30. Сигналы блоков деления 10-12 через коммутатор поступают на аналого-цифровой преобразователь 15, а затем обрабатываются,с помощью блока управления 13, управлящ ющего коммутатором 14 и микропроцессором 16 и подаются на регистратор.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в по25 вышеиии точности измерений электрических параметров, связанных с физическими cBQHcTBBMH электропроводящих жидкостей, за счет измерений первичных параметров в режиме большого сигнала и исключения из схемы усилительных преобразователей, а также за счет расширения диапазона измерений параметра КЯ ц )мЬ д " 3

1132259

ВНИИПИ Заказ 9787/39 Тирах 710 Подаиское

Филваа ППВ "Яатеат", г.Уагород, уа.Проекткаи, 4