Устройство для обработки измерительных сигналов в резонансном свч-влагомере

 

Изобретение относится к устр-вам для исследования физич. и химич. св-в веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устр-во содержит детекторы (Д) 1 и 2, г-р 3 прямоугольных импульсов, блок 8 измерения отношений, индикатор 9, резистор 10. Введены управляемые ключи 4 и 5, эл-т 6 памяти, детектор 7. Д 1 расположен в СВЧ-тракте и соединен с входом Л 2 и г-ра 3. Д 2 и 7 являются идентичными пиковыми Д, выполненными на операц. усилителях 12 и 13, полупроводниковых диодах 14 и 15 и запоьтнающих конденсаторах 11 и 16. Г-р 3 содержит операц. усилитель 17, стабилитрон 18 и конденсатор 19. Г-р 3 предназначен для формирования управляющих импульсов для ключей 4 и 5. Блок 8 представляет собой АЦП. П 2 выполняет функции пикового Д,. когда ключи 4 и 5 разомкнуты. Для того, чтобы обеспечить режим работы повторителя , к Д 2 подключен резистор 10. Д 1 предназначен для формирования эл. сигнала, несущего информацию о влажности образца, и управляющего сигнала для г-ра 3. Д 2 в режиме пикового детектирования предназначен для формирования опорного напряжения, подаваемого на 1-й вход блока 8, а в режиме повторителя - для формирования входного напряжения Д 7. 2 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц 4 G О1 N ?2/04

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "- . ц

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4003677/24-09 (22) 10.11.85 (46) 30.04.88. Бюп. ¹ 16 (71) Калининградский государственный университет и Калининградское производственное объединение молочной промышленности "Калининградмолпром" (72) Е.Ф.Кондратьев, R.Т.Михальцевич, О.С,Турушев и В.R, åäoòîâ (53) 621,317.738(088.8) (56) Авторское свидетельство ГСГР № 1013829, кл. Г 01 N 2?/06, 1983, Авторское свидетельство СССР № 905754, кл. Г 01 N 22/04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В РЕЗОНАНСНОМ СВЧBJIAI 0MEP F. (57) Изобретение относится к устр-вам для исследования Аизич. и химич. св-в веществ. Цель изобретения — повышение точности измерений. Устр-во содержит детекторы (Д) 1 и 2, г-р 3 прямоугольных импульсов, блок 8 измерения отношений, индикатор 9, резистор

10. Введены управляемые ключи 4 и 5, „„SU„„1392469 А1 эл-т 6 памяти, детектор 7. Д 1 расположен в СВЧ-тракте и соединен с входом Д 2 и r-ра 3. Д 2 и 7 являются идентичными пиковыми Д, выполненными на операц, усилителях 12 и 13, полупроводниковых диодах 14 и 15 и запоминающих конденсаторах 11 и 16. Г-р

3 содержит операц. усилитель 17, стабилитрон 18 и конденсатор 19. Г-р 3 предназначен для Аормирования управляющих импульсов для ключей 4 и 5.

Блок 8 представляет собой АЦП. Д 2 выполняет Аункции пикового Д, когда ключи 4 и 5 разомкнуты. Для того, чтобы обеспечить режим работы повторителя, к JI ? подключен резистор 10. а

1 предназначен для Аормирования эл. сигнала, несущего информацию о влажности образца, и управляющего сигнала для r-pa 3, Д 2 в режиме пикового С детектирования предназначен для формирования опорного напряжения, подаваемого на 1-й вход блока 8, а в режиме повторителя — для Аормирования входного напряжения Д 7. 2 ил.! 13924

Изобретение относится к устройствам для исследования физических и химических свойств веществ с помощью радиоволн диапазона СВЧ и может быть

5 использовано для измерения влажности различньм диэлектрических материалов, Цель изобретения — повышение точности измерений °

Нл фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для обработки измерительных сигналов

1в резонансном СВЧ-вллгомере, на фиг.

2 — эпюры электрических сигналов нл на различных элементах схемы. 15

Устройство для обработки измерительных сигналов в резонансном СВЧвлагомере содержит первый детектор

1, второй детектор ?, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй управляемые ключи 4 и 5, элемент 6 памяти, третий детектор 7, блок 8 измерения отношений, индикатор

9 и резистор 10.

Первый детектор 1 (диод СВЧ) расположен в СВЧ-тракте (не показан) и соединен с входом второго детектора 2 и входом генератора 3 прямоугольных импульсов. Выход генератора 3 прямоугольных импульсов соединен с управляющими входами ключей 4 и 5.

Конденсатор 11, входящий в состав второго детектора ?, подключается к нему через первый управляемый ключ

4. К выходу второго детектора 2 под35 ключен элемент 6 памяти (например, конденсатор), выход которого соединен с входами второго управляемого ключа 5 и третьего детектора 7, Выходы второго 2 и третьего 7 детекто- 40 ров подключены к первому и второму входам блока 8 измерения отношений.

Выходы блока 8 измерения отношений соединены с входами индикаторл 9.

Второй 2 и третий 7 детекторы являются идентичными пиковьпчи детекторами, выполненными на операционных усилителях 12 и 13, полупроводниковых диодах 14 и 1 и запоминающих конденсаторах 11 и 16 °

Генератор 3 прямоугольных импульсов содержит операционный усилитель

17, стабилитрон 18 и конденсатор !9.

Управляемые ключи 4 и 5 представляют собой устройства, содержащие, например, КМДП-структуры.

Блок 8 измерения отношений представляет собой аналого-цифровой преобразователь (Я П) .

69

Второй детектор 2 вьпголняет функции пикового детектора, когда ключи

4 и 5 разомкнуты. Для того, чтобы обеспечить режим работы повторителя, к выходу второго детектора ? подключен резистор 10.

Первый детектор 1 предназначен для формирования первичного электрического сигнала> несущего информацию о влажности образца, и управляющего сигнала для генератора 3 прямоугольных импульсов.

Генератор 3 прямоугольных импульсов предназначен для формирования управляющих импульсов для ключей 4 и 5, Второй детектор 2 в режиме пикового детектирования предназначен для формирования опорного напряжения, подаваемого нл первый вход блока 8 измерения отношений, а в режиме повторитеггя — для формирования входного нлпряжения третьего детектора 7.

Устройство работает следующим образом.

На первый детектор 1 при периодическом изменении соотношения между частотой генератора СВЧ и собственной частотой рабочего резонатора выделяется электрический сигнал в виде колоколообразных импульсов, причем нлпряжепие в основании этих импульсов

U0 зависит от мощности генератора СВЧ и не зависит от влажности исследуемого образца, л напряжение в вершине импульсов U зависит от влажности, Эти напряжения подаются на входы второго детектора 2 и генератора 3 прямоугольных импульсов. Генератор 3 формирует прямоугольные импульсы, отрицательный фронт которых соответствует началу импульса на выходе первого детектора 1, а положительный — моменту достижения максимального поглощения в исследуемом образце, Пока напряжение на входе второго детектора

2 и генератора 3 равно U, первые и вторые ключи 4 и 5 замкнуты, второй детектор 2 работает в режиме пикового детектирования, конденсаторы 11 и 6 заряжаются и на первый вход блока 8 измерения отношений подается опорное напряжение U . Начало импульса на выходе первого детектора 1 формирует отрицательный фронт прямоугольного импульса на вьгходе r енератора 3.

Первый и второй ключи 4 и 5 размыкаются, и второй детектор 2 начинает работлть в режиме повторения. При этом

1392460 напряжение на входе второго детектора 2 уменьшается, потенциал верхней обкладки конденсатора 6 уменьшается на величину П„, равную изменению па5 дения напряжения на резисторе 10, а напряжение на входе третьего детектора 7 достигает также величины U„ .

Это напряжение запоминается конденсатором 16 и подается на второй вход 1р блока 8 измерения отношений. При этом на выходах блока 8 измерения отношений формируется цифровой сигнал, соответствующий отношению U /U о, который подается на индикатор 9. В момент,J$ когда напряжение U„ äoñòèãàåò своего максимального значения, напряжение на входе генератора 3 прямоугольных импульсов становится минимальным и формирует положительный фронт пря- 2Q моугольного импульса на выходе генератора 3. Первый и второй ключи 4 и

5 замыкаются, и начинается новый цикл измерения.

Эпюры напряжения (фиг. 7) на раз- 25 личных элементах схемы поясняют работу предлагаемого устройства. Эпюра а показывает временную зависимость напряжения на выходе первого детектора 1. Размах колоколообразных им- 3Q пульсов, пропорциональный величине поглощения СВЧ-энергии исследуемым образцом, равен U = U — U где

U, — напряжение в основании; напряжение в вершине импульса. Пря3 моугольные импульсы, вырабатываемые генератором 3 прямоугольных импульсов (эпюра б ), имеют длительность, равную половине длительности колоколообразных импульсов, и период, рав- 40 ный периоду повторения этих импульсов. Эпюра В показывает потенциал на верхней обкладке элемента 6 памяти, а эпюра — потенциал на первом входе блока 8 измерения отношений, На эпюре ч изображена временная зависимость потенциала на нижней об— кладке конденсатора 6, а на эпюре е — потенциал на втором входе блока

8 измерения отношений.

При работе влагомера напряжения

U„ U0 могут изменяться из-за изменения мощности генератора СВЧ или чувствительности первого детектора

1, но отношение этих напряжений U„/U при постоянной влажности исследуемого образца остается постоянным. Поэтому изменение покаэанич индикатора 9 может быть связано только с изменением влажности.

Формула и э о б р е т ения

Устройство для обработки измерительных сигналов в резонансном СВЧвлагомере, содержащее последовательнЬ соединенные первый и второй детекторы, блок измерения отношений и индикатор, генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с первым детектором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены элемент памяти, первый и второй управляемые ключи, третий детектор, причем выход второго детектора через первый управляемый ключ соединен с первым входом блока измерения отношений и через последовательно включенные элемент памяти и третий детектор с вторым входом блока измерения отношений, при этом вход второго детектора подключен через второй управляемыч ключ к общей шине, а управляющие входы первого и второго управляемых ключей — к выходу генератора прямоугольных импульсов. (1392469

Составитель Й.Мамонтов

Редактор A.Лепнина Техред M.Äèäûê Корректор С.Черни

Заказ 1886/48 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4