Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ

 

Изобретение может быть использовано для контроля диэлектрических параметров жидких и твердых веществ. Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ содержит генератор 1, катушку 2 индуктивности , конденсатор 3 переменной емкости , переключатели 4,12,14,15, емкостную ячейку 5, измерительный конденсатор 6, амплит.удный детектор 7, блок 8 управления, модулирующую емкость 9 варикапы, блок 10 измерения потерь, функциональный преобразователь 11 емкость - частота, индикатор 13, инвертор 16. Изобретение повышает точность измерения диэлектрических характеристик веществ при одновременном повышении надежности. 1 ил. с «

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2 А1 (191 (И) (51) 4 С 01 R 27/26

@С К 1 .! } 1 1 ТН

13 „

li%ii JIF.i, ТЕМА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4010864/24-21 (22) .22. 01. 86 (46) 1 5. 09. 87 . Бюл. 11 - 34 (72) Ю. В. Подгорный, А. А. Шахматов и А.З. Тертычный (53) 621.317.335(088.8) (56) Эме Ф. Диэлектрические измерения.

Г1.: Химия, 1 967, с. 34

Авторское свидетельс тва СССР

N - 756316, кл. G 01 R 27/26, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕЩЕСТВ (57) Изобретение мажет быть использовано для контроля диэлектрических параметров жидких и твердых веществ.

Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ содержит ге не ратор 1, катушку 2 индуктивности, конденсатор 3 переменной емкости, переключатели 4, 12, 1 4, 15, емкостную ячейку 5, измерительный конденсатор 6, амплитудный детектор 7, блок 8 управления, модулирующую емкость 9 варикапы, блок 10 измерения потерь, функциональный преобразователь 11 емкость — частота, индикатор

13, инвертор 16. Изобретение повышает точность измерения диэлектрических характеристик веществ при одновременном повышении надежности. 1 ил.

I33

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля диэлектрических параметров жидких и твердых веществ.

Целью изобретения является повышение точности и измерения диэлектрических характеристик веществ при одновременном повышении надежности.

На чертеже представлена схема устройства для измерения диэлектрических характеристик °

Устройство содержит генератор 1, катушку 2 индуктивности, вспомогательный конденсатор 3 переменной емкости, первый переключатель 4, емкостную ячейку 5, измерительный конденсатор 6, амплитудный детектор 7, блок 8 управления, модулирующую емкость 9 нарикапы, блок !0 измерения потерь, функциональный преобразователь 11 емкость — частота, второй переключатель 12, индикатор 13, третий и четвертый переключатели 14 и 15, инвертор 16.

Генератор 1 соединен параллельно с катушкой 2 индуктивности и вспомогательным конденсатором 3 переменной емкости, один из выводов генератора

1 соединен с общей шиной устройства другой — с входом амплитудного детектора 7 и коммутирующим контактом первого переключателя 4, неподвижные контакты которого соединены с коммутирующими контактами третьего и четвертого переключателей 14 и 15, первые неподвижные контакты которых соединены с общей шиной, второй неподвижный контакт третьего переключателя 14 через измерительную ячейку 5 соединен с общей шиной, второй неподвижный контакт четвертого пере— ключателя 15 соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя 12 и через измерительный конденсатор 6 — с общей шиной устройства. Второй неподвижный контакт второго переключателя 12 соединен с общей шиной устройства. Управляющие входы первого 4 и второго 12 переключателей, блока 10 измерения потерь, индикатора 13, а также вход инвертора соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом измерительного конденсатора 6, третий выход — с управляющим входом вспомогательного конденсатора 3 переменной емкости, четвертый выход

7826

1О

55 с управляющим входом модулирующей емкости 9, вход блока 8 управления . и вход блока 10 измерения потерь соединены с выходом амплитудного детектора 7, выход инвертора 16 соединен с управляющими входами третьего и четвертого переключателей 14 и 15, нход индикатора 13 через функциональный преобразователь 11 соединен с подвижным контактом второго переключателя 12.

Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ работает следующим образом.

Высокочастотное напряжение с генератора 1 через конденсатор связи поступает на ЕС-контур, образованный катушкой 2 индуKTHBHocTH и конденсатором 3 переменной емкости. При подключенной к контуру емкостной ячейке

5 изменение емкости контура вызывает его расстройку относительно частоты генератора. Г1одуляция емкости контура нарикапом преобразуется в амплитудную модуляцию высокочастотного напряжения на контуре. Низкочастотная огибающая частоты модуляции выделяется амплитуднь1м детектором 7 и поступает в блок 8, управляющий настройкой LCконтура в резонанс вспомогательным конденсатором 3 по разности фаз модулирующего сигнала и низкочастотной огибающей на выходе амплитудного детектора 7.

Пока ячейка 5 подключена к контуру, измерительный конденсатор 6 через замыкающие контакты переключателя 12 оказывается подключенным к входу функционального преобразователя 11 емкость — частота.

После окончания настройки в блоке

10 измерения потерь запоминается напряжение U а н индикаторном устройстве !3 — частота f),, соответствующая емкости измерительного конденсатора. Затем в I.Ñ-контур вместо я ейки 5 подключается измерительный конденсатор 6. Емкость вспомогательного конденсатора 3 запоминается, т.е. механическая связь между блоком управления и ротором конденсатора 3 разрывается. Блок 8 настраивает 1.Сконтур в резонанс измерительным конденсатором 6. 8 этом случае, как и прп подключенной к контуру ячейке 5, от.утствует электрическая связь между функциональным преобразователем

11 емкость — частота и измерительным з 133 контуром, так как вход преобразователя 11 заземлен размыкающим контактом переключателя 12. Емкость ячейки 5 также не оказывает влияния на LCконтур, так как замыкающий контакт переключателя 4 заземлен замыкающим контактом переключателя 14. После окончания настройки в блоке 10 измерения потерь запоминается напряжение

L! . После прохождения не более двух циклов попеременного подключения к

LC-контуру ячейки 5 и измерительного конденсатора 6 емкость последнего устанавливается равной емкости ячейки. В блоках 10 и 13 вычисляются и индицируются соответственно проводимость g эквивалентная потерям в исследуемом веществе, и диэлектри— ческая проницаемость, исследуемого вещества.

Проводимость 8 „ вычисляется по формуле

Uî

1 х к где Ь о- напряжение на 1,С-контуре при подключенном измерительном конденсаторе 6, напряжение на LC-контуре при подключенной ячейке 5, заполненнойй исследуемым веществом, g — постоянная, численно равная проводимости, эквивалентной активным потерям в элементах контура при подключенном измерительном конденсаторЕ.

Если в качестве функционального преобразователя 11 емкость — частотз используется LC-генератор, то диэлектрическая проницаемость „ исследуемого вещества определяется по формуле

Г

Е= р I(— ) — 1 +1

J где f — частота преобразователя 11 с при пустой ячейке 5, частота преобразователя 11 к при ячейке 5, заполненной исследуемым веществом, р — коэффициент пропорциональности.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения диэлектрических характеристик веществ, содержащее измерительную ячейку, измерительный конденсатор, первый пе7826

55 реключатель, соединенный коммутируkl— щим контактом с выходом генератора сии усо идально го си гнала, с в холом амплитудного детектора и с первыми выводами катушки индуктивности и вспомогательного конденсатора нор»менной емкости, блок управления, соединенный входом с входом блока измерения потерь и выходом амплитудного детектора, первым выходом — с управляющим входом вспомогательного конденсатора переменной емкости, вторым выходом — с управляющим входом измерительного конденсатора, третьим выходом — с управляющими входами первого и второго переключателей и с вторым входом блока измерения потерь, индикатор, соединенный своим сигнальным входом с выходом функционального преобразователя, а управляющим — с управляющим входом первого переключателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, в него введены модулирующая емкость, инвертор, третий и четвертый переключатели, причем управляющие входы третьего и четвертого переключателей через инвертор соединены с управляющим входом первого переключателя, их коммутирующие контакты соединены соответственно с замыкающим и раэмыкающим контактами первого переключателя, размыкающий контакт третьего переключателя через измерительную ячейку соединен с общей шиной, а его замыкающий контакт соединен с общей шиной и с размыкающим контактом четвертого переключателя, замыкающий контакт которого соединен с замыкаю— щим контактом второго переключателя и одним иэ выводов измерительного конденсатора, другой вывод которого соединен с вторыми выводами генератора синусоидального напряжения, катушки индуктивности, вспомогательного конденсатора, а также с общей шиной и размыкающим контактом второго переключателя, коммутирующий вход которого соединен с входом функционального преобразователя, модулирующая емкость сигнальными выводами соединена параллельно с катушкой индуктивности, а ее управляющий вход соединен с четвертым выходом блока управления.