Устройство для измерения диэлектрической проницаемости веществ

 

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения , соединённый через резистор 2 с измеритёль1ным контуром 3 модулятор 7, детекторы 8 и 10, делитель 9 напряжений, умножитель II напряжений , аналоговые ключи 12 и 13, злементы 14 и 15 памяти и дифференциальный усилитель I6. Измерительный контур 3 состоит из катушки 4 индуктивности, емкостного первичного преобразователя 5 и модулирующего элемента 6, вьтолненного в виде двух встречновключенных варикапов , Введение в устройство умножителя 1 напряжений, двух аналого- Бык ключей 12 и 13 и их функциональные связи с элементами устройства позволяют повысить точность измерений дизлектрической проницаемости веществ, качественный и количественный состав которых претерпевает .быстрые изменения,а также расширить фуи кцио нал ьные воз можно с ти у с тройства. I ил. О) to to Oi О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!)4 G 01 R 27 26 (21) 3790707/24-21 (22) 17.09.84 (46) 30.03.86. Бюл. )!» 12 (72) А.В.Немаров и Ю.В.Подгорный (53) 62).317.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

))» !057882, кл. G 01 R 27/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

))» 691743, кл. G О1 R 27/26, 1980. (54).УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВЕЩЕСТВ (57) Изобретение относится к измери- тельной технике. Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения, соединенный через резистор

2 с измерительным контуром 3, модулятор 7, детекторы 8 и 10, делитель

9 напряжений, умножитель 11 напряг

„„SU„„1221616 A жений, аналоговые ключи )2 и 13, элементы 14 и 15 памяти и дифференциальный усилитель 16. Измерительный контур 3 состоит из катушки 4 индуктивности, емкостного первичного преобразователя 5 и модулирую щего элемента 6, выполненного в виде двух встречновключенных варикапов. Введение в устройство умножителя li напряжений, двух аналоговых ключей 12 и 13 и .их функциональные связи с элементами устройства позволяют повысить точность измерений диэлектрической проницаемости веществ, качественный и количествен-. Q ный состав которых претерпевает,быстрые изменения, а также расширить функциональные возможности устройства. 1 ил.

1221616

Изобретение относится к измери-. тельной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости веществ, качественный или количественный состав которых претерпевает быстрые изменения.

Цель изобретения - повышение точ- . ности измерения диэлектрической про-. ницаемости веществ с большими потерями при одновременном расширении функциональных возможностей устройства.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения, подключенный через резистор 2 связи к измерительному контуру 3, состоящему из параллельно соединенных катушки 4 индуктивности, емкостного первичного преобразователя 5 и модулирующего элемента 6 (двух встречновключенных варикапов), модулятор 7, подключен ный к модулирующему элементу, детектор 8, выход которого подключен.к входу знаменателя делителя 9 напряжений, второй детектор 10, выход которого подключен к входу числителя делителя 9 напряжений, а вход подключен к выходу генератора 1, умножитель ll напряжений, аналоговые ключи 12 и 13, информационные входы которых подключены к выходу умножителя.

11 напряжений, а управляющие входы подключены к противофазным выходам модулятора 7, элементы памяти 14 и

15, выполненные в виде конденсаторов, и дифференциальный усилитель 16, входы которого подключены к элементам памяти и выходам аналоговых клю- . чей, Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение генератора

1 делится делителем, состоящим из резистора 2 связи и измерительного контура 3. В результате взаимодействия модулятора 7 на варикапы 6 меняется реактивная составляющая сопротивления контура. Продетектированное детектором 8 напряжение поступает на вход знаменателя делителя 9 напряжений, на вход числителя которого подается выходное напряжение с второго детектора 10.

Выходной сигнал умножителя ll, выходы которого запараллелены и под50 где g — активная проводимость коно тура, включая проводимость. внесенную в контур сопротивления связи;

g - проводимость вещеетва, помещенного в первичный преобразователь;

С вЂ” полная емкость контура;

" индуктивность контура; о3 — частота генератора.

Если емкость контура в результате воздействия модулятора увеличивается на С,„, то аналогично получаем: ключены к выходу делителя 9, пройорционален отношению квадратов ампли тудд напряжений на выходе генератора и на измерительном контуре. ВследS ствие модуляции контура это отношение .претерпевает изменение синхронно с частотой модуляции между двумя фиксированными значениями, разность которых с помощью управляемых в противофазе аналоговых ключей 12 и 13 и элементов 14 и 15 памяти выделяется дифференциальным усилителем. Назначение элементов 14 и 15 памяти— сохранить выходное напряжение соответствующего аналогового ключа в течение времени, пока этот ключ закрыт, в то время как другой ключ открыт и напряжение на элементе памяти, подключенном к его выходу, соответствует новому значению напряжения на измерительном контуре. Элементы памяти могут быть выполнены в виде конденсаторов небольшой емкости, определяемой токами утечки ключей и дифференциального усилителя, а также частотой модуляции.

Работа устройства основывается на следующих аналитических соотношениях.

Амплитуда переменного напряжения, на измерительном контуре определяется выражением л л л л (((E(1

: Iu l=IEI (az,(R (с ° — „ !

З5, где Š— амплитуда напряжения генератора;

G — полная проводимость контук ра;

R — величина резистора связи.

Тогда. 4

1221616

Составитель В.Стукан

Редактор Т.Иитейко Техред И.Гайдош Корректор О.Луговая

Заказ 1610/53 Тираж 728 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 и —,= ((.+ g„-) +()(С+С„)- — ) j ° (з1 отсюда л

)= )с„(г)С- .1С„ 1= т.е. разность значений отношения 1О

1 квадратов амплитуд напряжения генератора и напряжения на измерительном контуре, соответствующих значениям емкости контура равным С и . (С+См), пропорциональна среднему зна- чению реактивной проводимости контура, Полная емкость контура выражается через рабочую емкость первичного преобразоватепя и диэлектрическую проницаемость исследуемого ве- 20 щества соотношением С = С,Е + C„.

Если начальной настройкой устройства установлено (C +C + " ) равным, что соответствует равен-„ ству начальных значений 0 и l UK„l 25. и, следовательно, равенству нулю выходного сигнала устройства, то после помещения в первичный преобразователь исследуемого вещества выходной сигнал устройства определяется 3б выражением

Ц =К à a с с (Я-1), (6)

Т где К - суммарный коэффициент передачи устройства по напряжению; 35

Š— диэлектрическая проницаемость (действительная часть) исследуемого вещества. формула изобретения

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости веществ, содержащее генератор переменного напряжения подключенный через резистор связи к измерительному контуру, состоящему из параллельно соединенных катушки индуктивности, емкостного первичного преобразователя и модулирующего элемента, модулятор, подключенный к модулирующему элементу, два детектора, вход первого из которых подключен к измерительному контуру, делитель напряжений, вход числителя которого подключен к выходу второго детектора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения диэлектрической проницаемости веществ с большими по-. терями при одновременном расширении. функциональных возможностей, в него введены умножитель напряжений, входы которого подключены к выходу делителя напряжений, два аналоговых ключа, информационные входы которых подключены к выходу умножителя напряжений, а управляющие входы подключены к противофазным выходам модулятора, и дифференциальный усилитель с эле- ментами памяти, подключенными к его входам, причем выходы аналоговых ключей соединены с входами дифференциального усилителя, выход первого детектора подключен к входу знаменателя делителя напряжений, а вход второго детектора подключен к выходу генератора переменного напряжения.