Устройство для измерения диэлектрической проницаемости

 

Изобретение может быть использовано в частотных измерительных системах контроля кинетики полимеризационных процессов. Цель изобретенияповышение точности измерения. Устройство содержит электроды 1-3, переключатель 4, измерительный генератор 5, генератор 10 опорной частоты , реверсивный счетчик 7, индикатор 13 и блок 14 управления. Введение вентилей 6, 8 и 12, реверсивных счетчиков 9 и 11 и предложенное выполнение блока 14 управления исключают влияние влажности и температуры окружающей среды на результаты измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л со о: 00 00 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1 6 1

П»4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4103996/24-21 (22) 05.05.86 (46) 23.01,88, Бюл. Я 3 (71) Институт механики полимеров

АН ЛатвССР (72) К.А.Бергманис и В.И.Зотов (53) 62 1,3 17.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 257547, кл. G 01 R 27/26, 1965.

Авторское свидетельство СССР

Ф 431467, кл. G 01 R 27/26, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ (57) Изобретение может быть использовано в частотных измерительных системах контроля кинетики полимеризационных процессов. Цель изобретения— повышение точности измерения. Устройство содержит электроды 1-3, переключатель 4, измерительный генератор 5, генератор 10 опорной частоты, реверсивный счетчик 7, индикатор 13 и блок 14 управления. Введение вентилей 6, 8 и 12, реверсивных счетчиков 9 и 11 и предложенное выполнение блока 14 управления исключают влияние влажности и температуры окруФ жающей среды на результаты измерения.

1 э ° п. ф-лы, 2 ил.

1368816

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости полимерных материалов, а также в частотных измерительных системах контроля кинетики полимериэационных процессов.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния влажности и температуры окружающей среды.

На фиг,1 изображена блок-схема устройства для измерения диэлектрической проницаемости; на фиг.2 блок-схема блока управления.

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости (фиг,1) содержит дополнительный электрод 1, основные электроды 2 и 3, переключатель 4, измерительный генератор 5, первый вентиль 6, первый реверсивный счетчик 7, второй вентиль 8, второй реверсивный счетчик 9, генератор 10 опорной частоты, третий реверсивный счетчик 11, третий вентиль 12, индикатор 13, блок 14 управления. Причем основные электроды 2 и 3 соединены с измерительным генератором 5, дополнительный электрод 1 при помощи переключателя 4 соединен с входами измерительного генератора 5, выход которого через вентнль 6 соединен с первым входом первого реверсивного счетчика 7. Выход вентиля 8 соединен с первым входом второго реверсивного счетчика 9. Выход генератора 10 опорной частоты соединен с вентилем 8 и

12, выходы которых соединены соответственно с вторым 9 и третьим 11 реверсивными счетчиками, второй выход счетчика 11 подключен к индикатору 13 результата измерения, выход переполнения первого реверсивного счетчика 7 и выходы второго 9 и третьего 11 реверсивных счетчиков спединены с блоком 14 управления. Измерительные электроды 1-3 прикладываются к исследуемому материалу.

Блок 14 управления содержит кнопку 15 управления, RS-триггер 16,формирователь 17 сигнала сброса, блок.

18 выделения переднего фронта, элемент И 19, элемент ИЛИ 20, делитель

21 с переменным коэффициентом деления, одновибратор 22, двоичный делитель 23 и преобразователь 24 кода, при этом подвижный контакт кнопки соединен с обшей шиной устройства, а два неподвижных — соответственно с

S-входом и R-входом RS-триггера 16, прямой выход которого соединен с формирователем 17 сигнала сброса и первым входам блока 18 выделения переднего фронта, инверсный выход триггера

16 соединен с вторым входом блока 18 и блокирующим входом делителя 21 с переменным коэффициентом деления, выход блока 18 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 20, выход которого соединен с входом одновибратора

22 и счетным входом делителя 21 с переменным коэффициентом деления, а выход одновибратора 22 соединен с входом двоичного делителя 23, выходы которого соединены с выходами преобразователя 24 кода, выходы которого являются выходами блока 14 управления, а выход делителя 21 с переменным коэффициентом деления соединен с четвертым входом элемента И 19, первые три входа которого являются входами блока 14 управления, выход элемента И 19 соединен с первым входом элемента ИЛИ 20.

Устройство работает следующим образом.

В первом такте электроды 1-3 измерительного конденсатора находятся в среде с известной диэлектрической проницаемостью Р (например, в воздухе). После подключения кнопкой 15 управления подвижного электрода к

R-входу триггера 16 срабатывает формирователь 17 сигнала сброса и подается сигнал "Сброс" для установления всех счетчиков в исходное состояние °

Далее сигнал через блок 18 выделения переднего фронта, элемент ИЛИ 20 и одновибратор 22 поступает на двоичный делитель 23, преобразователь

24 кода и через выход управления записью кода в реверсивном счетчике 7 записывается код N,, а по выходу переключатель 4 устачавливается в положение a . .После этого открываются вентили 6 и 8. Частота измерительного генератора 5 через вентиль 6 поступает на вход реверсивного счетчика 7, работающего на вычитание. Oбразцовая частота от генератора 10 через вентиль 8 поступает на вход реверсивного счетчика 9, работающего на сложение ° При обнулении вычитающего счетчика 7 импульс переполнения поступает на блок 14 управления, который закрывает вентили 6 и 8 и устагде

N

1х

N — N

1 1

1Ь

20 где Т„ f,â

3f)Ä

3 навливает в счетчике 7 код 112. В счетчике 9 набирается код частота образцового генератора;

Т,=N, Т, — время работы счетчика 7 до обнуления;

Т вЂ” период частоты изме1Ь рительного генератора 5; емкость счетчика 7.

Во втором такте блок 14 управления устанавливает переключатель 4 в положение 6 и открывает вентили 6 и 12, Электроды 1-3 находятся в среде с диэлектрической проницаемостью

Счетчик 7 работает на вычитание, а счетчик 11 — на сложение. При обнулении счетчика 7 импульс переполнения поступает в блок 14 управления, который закрывает вентили 6 и 12 и устанавливает в счетчике 7 код N

В счетчике 12 набирается;<од где Т2 — время работы счетчика 7 до обнуления;

Т вЂ” период частоты измеритель l 6 ного генератора 5;

N2 — емкость счетчика 7.

Величины N, и N2 или число разрядсв реверсивного счетчика зависит от величины образцовой частоты f, необходимой точностью измерения, быстродействием, требуемым диапазоном измерения проницаемости, и определяется выражением

368816

4 триггера 16 сигнал запуска через блок 18 устанавливает переключатель

4 в положение 1 и открывает вентили

6 и 8 (установка счетчиков на нуль по шине "Сброс" не происходит). Счетчики 7 и 9 работают на вычитание. При обнулении счетчика 9 его импульс пе- . реполнения поступает на блок 14 управления, который закрывает вентили.

6 и 8, переписывает код из счетчика

7 в счетчик 9 и устанавливает в счетчике 7 код N . В счетчике 9 набирается код

Tlü(f1â af х )= N,— N T â f 6+

ЛЕ1х

af ==N

1х

1В

1 изменение частоты иэмерительного генератора

5 в зависимости от диэлектрической проницаемости Е„ исследуемого материала.

В.четвертом такте электроды 1-3 измерительного конденсатора приставлены к исследуемому образцу. Сигнал с блока 14 управления устанавливает переключатель 4 в положение h и открывает вентили 6 и 12, Счетчики 7 и 11 работают на вычитание. После

35 обнуления счетчика 11 его импульс переполнения поступает в блок 14 управления, который закрывает вентили 6 и

12 и переписывает код из счетчика 7 в счетчик 11. В счетчике 11 набирает40 ся следующее значение кода:

N1,2

1,2 VSIIC где d — погрешность дискретности измерения;

S — чувствительность измери1,1 тельных конденсаторов к диэлектрической проницаемости;

Š— максимальное значение из мОх меряемой диэлектрической проницаемости.

В третьем такте электроды 1-3 измерительного конденсатора приставлены к исследуемому образцу с диэлектрической проницаемостью . После

Х подключения кнопкой 15 управления подвижного контакта к S-входу RS

N2„= N2 — М2То f2Ä = М,— Т, f2Ä =

N2 f 2х Т2в Nz — N,Т2 (f zs — af2х )—

f2<+ N Tg8 3f2 х 2х

= N ——

2в время работы счетчика 11 до обнуления; — изменение частоты измерительного генератора. где Т

50 Е Х

В пятом такте блок 14 управления открывает вентили 8 и 12. Импульсы от генератора 10 опорной частоты поступают на счетчики 9 и 11, которые работают на вычитание. При обпулении счетчика 9 импульс переполнения пос5 1 ( тупает в блок 14 управления, который закрывают вентили 8 и 12. В счетчике 11 остается результат измерения, который появляется на индикаторе 13 результата измерения г

7 гв 1 1х

1в

РГз г» 1х

Следовательно, результирующий код пропорционален разности отношения частоты измерительного генератора при измерении с электродами, прикладываемыми к исследуемому материалу, и в среде с известной диэлектрической проницаемостью. Изменение крутизны преобразования измерительного конденсатора, одинаково влияющее как на величины в знаменателе, так и в числителе, сокращается. При вычитании также исключается влияние температурного дрейфа измерительного генератора.

Формул а изобретения реверсивных счетчиков, входы управления первого, второго и третьего вентилей соединены с вторым, четвертым и пятым выходами блока управления, вход первого вентиля соединен с выходом измерительного генератора, а выход — с входом первого реверсивного счетчика, вход предварительной

1. Устройство для измерения диэлектрической проницаемости, содержащее измерительный конденсатор, имеющий два основных электрода, соединенных с входами измерительного генератора и один дополнительный электрод, через переключатель электродов соединенный с основными электродами, первый реверсивный счетчик, индикатор, генератор образцовой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три вентиля и два реверсивных счетчика, причем выход генератора образцовой частоты через второй и третий вентили соединен с первыми входами второго и третьего

368816 записи кода которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход первого реверсивного счетчика

50 соединен с входом перезаписи кода второго реверсивного счетчика, второй выход соединен с входом перезаписи кода третьего реверсивного счетчика, а третий выход первого реверсивного счетчика и первые выходы второго и третьего реверсивных счетчиков соединены с первым, вторым и третьим входами блока управления, первый выход которого соединен с переключателем электродов, а второй выход третьего реверсивного счетчика соединен с индикатором.

2. Устройство по и ° 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит RS-триггер, формирователь сигнала сброса, блок выделения переднего фронта, элемент И, элемент

ИЛИ, делитель с переменным коэффициентом деления, одновибратор, двоичный делитель, преобразователь кода и кнопку управления, которая подвижным контактом соединена с общей шиной устройства, а два неподвижных контакта соединены соответственно с S"âõîдом и R-входом Rs-триггера, прямой выход которого подключен к входу формирователя импульса сброса и к первому входу блока выделения переднего фронта, инверсный выход подключен к блокирующему входу делителя с переменным коэффициентом деления и второму входу блока выделения переднего фронта, выход которой соединЕн с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора и со счетным входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход одновибратора соединен с входом двоичного делителя, выходы которого соединены с входами преобразователя кода, выходы которого являются выходами блока управления, а выход делителя с переменным коэффициентом деления соединен с четвертым входом элемента И, первые три входа которого являются соответствующими входами блока управления и выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ.

1368816

Составитель Кринов

Техред И. Попович

Корректор О.Кундрик

Редактор И.Шулла

Заказ 288/48 Тираж 772 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