Устройство для измерения параметров диэлектрических материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК!

511 4 С 01 Н 22/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г!О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ ((21) 3889861/24-09 (22) 05.05.85 (46) 07.02.87. Бюл. !1- 5 (71) Всесоюзный научно-.исследовательский институт по испытанию машин .и оборудования для животноводства и кормопроизводства и Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения (72) В,Ю,Борисевич, В,Я,Воробейчик, С,Н,Гайдукова, В.Я.Казаков, В,В,Брей, В,П,Максимчук, В.В,Максимчук и Г.Д.Петров (53) 621,317.738 (088.8) (56) Справочник./Под ред, В,В,Клюева, кн, 1 М,: Машиностроение, 1,976, с. 210.

Авторское свидетельство СССР

Р 1161898, кл, G О! R 27/26, 1982, „„gu„„1288562 А1

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения — повышение точности, Устр-во содержит автогенератор 1, приемопередающую антенну 2, индикатор 17, кнопку 18 обнуления, Вновь введены сумматор 3, источник 4 опорного напряжения, масштабные у-ли 5 и б, ком . параторы 7 и 8, резисторные матрицы

9 и 10 счетчики l! и 12 тактовых импульсов, ключ 13, формирователь 14, дешифратор 15, г-р 16 тактовых импульсов. 1 ил, 1288562

Изобретение отно сится к технике измерений на СВЧ и может использоваться для измерения почв бескоктактным методом.

Цель изобретения — повышение 5 точности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров диэлектрических материалов, 1О

Устройство для измерения парамет=ров диэлектрических материалов содержит автогенератор 1, приемопередающую антенну 2, сумматор 3, источник 4 опорного напряжения, первый и второй масштабные усилители 5 и 6, первый и второй компараторы 7 и 8.„ первую и вторую резисторные матрицы

9 и 10, первый и второй счетчики 1 и 12 тактбвых импульсов, клк>ч 13, формирователь 14, дешифратор 15, генератор 16 тактовых импульсов, индикатор 17, а также кнопку 18 обнуления.

Устройство для измерения параметров диэлектрических материалов работает следующим образом.

Электромагнитные колебания, возбуждаемые автогенератором !, npue j мопередающая антенна 2 излучает перпендикулярно к поверхности почвы

l9 и принимает после отражения от нее, В результате суперпозиции падающей и отраженной волн в прост7 Е" равенстве между приемопередающей антенной 2 и почвой 19 устанавливается стоячая волна напряженности электрического поля с характерным для нее чередованием максимумов и миниму40 мов, Причем, действующее значение напряженности в экстремумах линейно связано с коэффициентом отражения, а следовательно, с влажностью

Iri = AM + В, где r — коэффициент ф5 отражения; M — ; А и В— константы.

Изменения указанной напряженности преобразуются в изменения входного сопротивления приемопередающей антенны 2 со стороны высокочастотной части автогенератора 1, а затем в пропорциональные изменения напряжения U в его низкочастотной части, При перемещении приемопередающей антенны по вертикали над поверхностью почвы 19 напряжение ц, отражая распределение поля в пространстве, проходят через максимумы и миникумы зависимости 13(Й), колеблясь относительно некоторого среднего значения Ь,, Последнее пропорционально действующему значению напряженности электрического поля излучаемой волны и определяется при работе приемопередающей антенны 2 в свободном пространстве в отсутствие, отражений, Из-за температурных дрейфов параметров автогенератора 1 излучаемая энергия несколько непостоянна, вследствие чего значения Ц, и, следовательно, V(h) одновременно изменяются по случайному закону, Поэтому в устройстве измеряется не одно, а два экстремальных значения напряжения максимум и минимум:

Пм " СI

Для выделения, запоминания и инцикации сигнала служит предлагаемое устройство, настройка которого заключается в следующем, Приемопередающую антенну 2 направляют в свободное пространство, При этом ка выходе автогенератора 1 возникает напряжение U . Ha выходе источника 4 устанавливают такое же напряжение, Разность напряжений автогенератора 1 и источника 4 определяется сумматором 3 и в момент настройки равна нулю„ Следовательно, равно кулю напряжение на выходе масштабных усилителей 5 и 6 и на инвертирующих входах компараторов 7 и 8, При нажатии кнопки 18 счетчики ll и 12 устанавливаются в нуль, на выходе резисторных матриц 9 и 1О и на инвертирующих входах комлараторов 7 и

8 напряжение также равно нулю, Счет-. чик 11, воздействуя на дешифратор 15, устанавливает на индикатор 17 напряжение., соответствующее цифровому нулю, После проведения укаэанных опе1288562 раций приемопередаюшую антенну 2 располагают в направлении к почве 19, I

При перемещении приемопередающей антенны 2 по вертикали, например, вверх через первый минимум напряженности поля стоячей волны напряжение

U автогенератора ) снановится меньше напряжения U, источника 4, Напряжение разности U, — U, выделяемое суммато- 10 ром 3, положительно, Оно поступает на неинвертирующий вход масштабного усилителя 6 и на инвертирующий вход масштабного усилителя 5, усиливается и поступает на инвертирующие входы 15 компараторов 7 и 8, где сравнивается с нулевыми напряжениями резисторных матриц 9 и 10 соответственно, Напряжение на масштабном усилителе 6 инвертируется, т,е, становится отри- ZO . цательным,, заведомо меньшим нулевого напряжения резисторной матрицы 10 поэтому компаратор 8 сигнал не пропускает, напряжение на его выходе равно нулю, второй канал не работает, 25

Положительное напряжение на выходе масштабного усилителя 5 сравнивается с компаратором 7 с нулевым напряжением резисторной матрицы 9 ° На выходе компаратора 7 возникает напряжение, включается формирователь 14, который, в свою очередь, запускает генератор 16 на индикацию полученной информации, Импульсы генератора 16 подсчитыва- 35 ются счетчиком 1 1 и поступают на дешифратор 15, а на выходе резисторной матрицы 9 напряжение увеличивается пропорционально количеству тактовых импульсов. Когда на входах компаратора 7 напряжение резисторной матрицы 9 сравняется с напряжением масштабного усилителя 5, компаратор 7 отключает формирователь

14, включается генератор 16, останав- 45 ливается счетчик 11 и с формировате-. ля 14 подается сигнал дешифратору

15 на индикацию полученной информации, Этот процесс возобновляется каждый раз, пока напряжение масштабного усилителя 5 превышает напряжение резисторной матрицы 9, При достижении

П»„, разность Н вЂ” U»„достигает минимального значения, соответствующего максимальному значению напряжения резисторной матрицы 9 и показанию индикатора 17, Дальнейшее перемещение приемопередающей антенны 2 вверх, выше MHHH мума напряженности поля стоячей волны, приводит к увеличению U уменьшению разности U - U уменьшению напряжения масштабного усилителя 5, поэтому остаются отключеннымИ формирователь 14, генератор 16, счетчик

11, а на индикаторе 17 сохраняется запомненное значение, пропорциональное U. - U „„, При дальнейшем подъеме растущее значение U достигает и начинает превышать его. Отрицательное напряжение сумматора 3 U U HHIIe Hp eT H MBcIIITBGHIIM усилителем 6, становится положительным и сравнивается в компараторе 8 с нулевым напряжением резисторной матрицы 10, Начинает работать второй измерительный канал. Поскольку напряжение масштабного усилителя 6 превышает напряжение резисторной матрицы

10, компаратор 8 включает формирователь 14, тот, в свою очередь, запускает генератор 16 и подает сигнал запрета дешифратору 15 на индикацию информации, Одновременно компаратор

8 формирует сигнал, разрешающий ключу 13 пропустить тактовые импульсы с генератора 16 на счетчик 12, По мере счета напряжение на выходе резисторной матрицы 10 увеличивается и сравнивается с напряжением масштабного усилителя 6. Компаратор

8 через формирователь 14 останавливает генератор 16, счет прекращается, включается индикация, Процесс продолжается.до тех пор, пока приемопередающая антенна 2 не пройдет через максимумы напряженности поля стоячей волны. В этом случае во втором канале формируется максимальное значение, пропорциональное разности Б, — Г, которое добавляется к значению, пропорциональному U, — U сформированному в первом канале и запомненному дешифратором 15, Коэффициенты усиления масштабных усилителей 5 и 6 одинаковы, сгедовательно, показания индикатора 17 пропорциональны разности V — U котомакс мин ° рая пропорциональна

U -U = aM+b

Иа ис миЧ где а и Ь вЂ” константы.

Дальнейшее перемещение н любом направлении через другие максимумы и минимумы поля стоячей волны не изменяет показаний индикатора 17, Константа Ь определяет начало от1288562

Составитель Ю,Мамонтов

Редактор Н.Егорова Техред П.Олейник Корректор И.МУска

Заказ 7800j41

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул,Проектная,4 счета, и регулируется коэффициентом усиления масштабных усилителей 5 и 6, Константа а характеризует чувствитепь ность устройства и регулируется коэффициентом, усиления масштабных усилителей 5 и 6.

Формула изобретения

Устройство для измерения парамет10 ров диэлектрических материалов, содержащее последовательно соединенные автогенератор и приемопередающую антенну, и индикатор, О т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью

l5 повышения точности, введены последо-;

Вательно соединенные источник опорного напряжения,. сумматор, первый масштабный усилитель, первый компаратор, формирователь, генератор тактавых импульсов, ключ, первый счетчик тактовых импульсов, первая резисторная матрица и второй.компараTQp выход каторага подсоединен к входу формирователя, между выходом сумматора и БТОрЫМ ВХОДОМ BTOpOI О компаратора введен Второй масштабньй усилитель, Между Выходам генера" тора тактовых импульсов и Входом индикатора Введены последовательна соединенные ВтарОЙ счетчик тактовых им пульсов и дешифратор, запрещающий вход которого соединен с Выходам формирователя@ мсжду ВыхОдОм BTopoI o счетчика тактОВых импульсОВ и вто рым входом первого кампаратара введе"на вторая резисторная матрица, при зтам стробирующий вход ключа соединен с выходом второго компаратора,