Измеритель электропроводности
Изобретение относится к технике измерений электропроводности и может быть использовано для измерения параметров электропроводности различных сред и веществ. Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости измерений. Измеритель электропроводности содержит измерительный автогенератор 1, включающий первый генератор 3 и первый вихретоковый датчик 5, опорный автогенератор 2, включающий второй генератор 4 и второй вихретоковый датчик 6, первый 13 и второй 14 амплитудные детекторы, блок автоматического выбора диапазона измерений 15, блок управления 17, блок индикации 23. Введение в измеритель электропроводности первого 7 и второго 8 частотных детекторов, формирователя 9 прямоугольных импульсов, компаратора частот 10, реверсивного счетчика 11, цифроаналогового преобразователя 12 и блока цифровой обработки измеряемого сигнала позволяет повысить точность измерений и помехоустойчивость, а также дифференцировать различные материалы, вещества и среды по величине электропроводности, при использовании их в технологических процессах. 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДА Р СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕ Т ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 0с 1 О 0 Э (л) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 474 6799/2 1 (22) 28.07.89 (46) 15.08.91. Бюл. М 30 (71) Днепропетровский государственный ,университет им.300-летия воссоединения украины с Россией (72) Э.И.Арш и С.Г.Понедилок (53) 621.317(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР N 497537,,кл. G 01 N 33/00, 1973. Авторское свидетельство СССР N 813229, кл. G 01 N 27/02, 1981. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ (57) Изобретение относится к технике измерений электропроводности и может быть использовано для измерения параметров электропроводности различных сред и веществ. Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости измерений. И змерител ь электро п роводноИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электропроводности сред и материалов. Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости измерений. На фиг.1 представлена блок-схема измерителя электропроводности; на фиг.2— принципиальная схема измерительного автогенератора; на фиг.3 — блок-схема блока автоматического выбора диапазона измерений (АВДИ); на фиг.4 — принципиальная схе. Ж, » 1670623 А1 сти содержит измерительный автогенератор 1, включающий первый генератор 3 и первый вихретоковый датчик 5, опорный автогенератор 2, включающий второй генератор 4 и второй вихретоковый датчик 6, первый 13 и второй 14 амплитудные детекторы, блок автоматического выбора диапазона измерений 15, блок управления 17, блок индикации 23, Введение в измеритель электропроводности первого 7 и второго 8 частотных детекторов. формирователя 9 прямоугольных импульсов, компаратора частот 10, реверсивного счетчика 11, цифроаналогового преобразователя 12 и блока цифровой обработки измеряемого сигнала позволяет повысить точность измерений и помехоустойчивость, а также дифференцировать различные материалы, вещества и среды по величине электропроводности, при использовании их в технологических процессах. 5 ил. ма блока АВДИ; на фиг.5 — схема подключения реверсивного счетчика. Измеритель электропроводности содержит (фиг.1) измерительный автогенератор 1, включающий первый генератор 2 и первый вихретоковый датчик 3, опорный автогенератор 4, включающий второй генератор 5 и второй вихретоковый датчик 6, два частотных детектора 7 и 8, формирователь импульсов 9, компаратор частот 10, реверсивный счетчик 11, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 12, два амплитудных детектора 13 и 14, блок автоматического выбора диапазона измерений 15, электронный 1670623 ключ 16, блок управления 17, счетчик 18, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, накапливающий сумматор 20, регистр 21, преобразователь двоичного в двоичнодесятичный код 22, цифровой индикатор 23, блок цифровой обработки измеряемого сигнала 24. Измерительный автогенератор 1 выполнен (фиг.2) на транзисторе 25 и содержит управляющий резистор 26, транзистор 27, конденсатор 28, цепочку автоматического смещения, состоящую из резистора 29 и конденсатора 30, переходный конденсатор 31, колебательный контур, содержащий индуктивный датчик, конденсатор 32, варикап 33, а также резистивно-индуктивную цепочку управления, состоящую из резистора 34 и катушки индуктивности 35. Блок АВДИ состоит (фиг,3,4) из масштабирующего устройства 36, содержащего делитель напряжения 37, магнитоуправляемые контакты 38 (МУК), эмиттерный повторитель 39, и блока определения диапазона 40, содержащего схему логики И 41, счетчик 42, дешифратор 43, сравнивающего устройства 44, а также схемы логики ИЛИ 45. Измеритель работает следующим образом. Измеряемая величина электропроводности воздействует на индуктивный датчик 3. При этом изменяется частота и амплитуда измерительного автогенератора 1. Эти величины выделяются соответственно амплитудным 13 и частотным 7 детекторами. Сигнал опорного автогенератора 4 поступает на формирователь импульсов 9 и амплитудный 14 и частотный 8 детекторы. Выходные сигналы с детекторов 7 и 8, соответственно измеряемого и опорного, поступают на входы компаратора частот 10, выходной сигнал сравнения с которого поступает на реверсивный счетчик 11. Счетчик 11 начинает суммировать, либо вычитать, в зависимости от состояния выхода компаратора 10. Этот сигнал является разрешающим для прохождения счетных сигналов от формирователя импульсов 9, поступающих на счетные входы реверсивного счетчика 11 (схема подключения реверсивного счетчика показана на фиг.5). В результате этого изменится код на выходе реверсивного счетчика 11, который попадает на вход ЦАП 12. Изменение сигнала на выходе ЦАП 12 воздействует на управля ющий элемент измерительного автогенератора 1, осуществляя коррекцию схемы по частоте. Выходной сигнал детекторов 13 и 14 поступает на входы блока АВДИ 15 в качестве измеряемого и опорного. B масштабирующем устройстве 36 применен делитель 10 напряжения 37, выполненный, например, на прецизионных печатных резисторах. Коммутация пределов измерения осуществляется магнитоуправляемыми контактами 38. Перед началом измерения счетчик 42 обращен в нулевое состояние и дешифратор 43 поддерживает реле Р4 МУК 38 в замкнутом положении. Поэтому в исходном состоянии подключен делитель с максимальным коэффициентом деления. Такой режим уменьшает вероятность перегрузки входных цепей измерительного прибора. Сравнивающее устройство 44 сравнивает входной сигнал Ux с опорным Uo, которое выбирается из условия О, = 0,1 U ð, где Ut ð— предельное напряжение АЦП 19. Если входной сигнал делителя больше опорного kU, > Uo. то сравнивающее устройство 44 удерживает схему И 41 в закрытом состоянии и дает команду АЦП 19 на преобразование поступившего сигнала. Если 0х < Uo, то сравнивающее устройство 44 открывает схему И 41 и тактовый импульс от формирователя 9 изменяет состояние счетчика 42. При этом дешифратор 43 отключает максимальный предел и подключает следующий по значимости. На новом пределе операции повторяются до тех пор, пока не получится неравенство kUx > Uo, при котором произойдет преобразование сигнала в код. При условии, что все пределы будут найдены, а неравенство kUx > О, не наступит, устройство принудительно остается на самом чувствительном пределе измерения. Для этого высокий потенциал третьей шины дешифратора 43 закрывает схему И 41 и через элемент ИЛИ 45 дает разрешение на преобразование сигнала в код. Попав в нужный диапазон измерений, блок АВДИ 15 дает одновременно разрешающий сигнал на АЦП 19 для преобразования в код и на блок управления 17, который начинает генерировать импульсы заданной длительности, поступающие на счетчик 18. Счетчик 18 отсчитывает 16 поступающих импульсов, которые соответственно закрывают и открывают электронный ключ 16, Семнадцатый пришедший импульс сбросит счетчик 18 в нулевое состояние, тем самым подавая сигнал блоку управления 17 на прекращение работы. Таким образом, закрываясь и открываясь, ключ 16 пропустит измеряемый сигнал, осуществляя 16 измерений, которые преобразуются в уже получившем на это разрешение АЦП 19. Коды измеряемых сигналов суммируются в накапливающем сумматоре 20 и результат с учетом переносов заносится в регистр 21, имеющий большую разрядность для обеспечения точности. Учитывая, что для деле1670623 ния на 16, т.е. для получения усредненного результата, нужно перенести запятую на 4 разряда влево, то, зная количество измерений, нетрудно определить положение запятой при делении, Код с регистра поступает на преобразователь 22, который преобразует двоичный в десятичный код с учетом запятой и результат измерения высвечивается на цифровом индикаторе 21 в удобной для восприятия форме. Формула изобретения ", Измеритель электропроводности, содержащий измерительный автогенератор с вихретоковым датчиком, опорный автогенератор с вихретоковым датчиком, два амплитудных детектора, блок управления, блок индикации и блок автоматического выбора диапазона измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерений, в него введены два частотных детектора, компаратор частот, формирователь прямоугольных импульсов, цифроаналоговый преобразователь, блок цифровой обработки измеряемого сигнала, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с третьим входом блока автоматического выбора диапазона измерений и выходом формирователя прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом опорного автогенератора с вихретоковым датчиком, с входами второго частотного детектора и второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока автоматического выбора диапазона измерений, первый вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора. вход которого соединен с выходом измерительного автогенератора с вихретоковым датчиком и входом первого частотного детектора, выход которого соединен с первым входом компаратора частот, второй вход которого соединен с выходом второго частотного детектора, группа выходов компаратора частот соединена с информационным входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с 55 входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом измерител ьного автогенератора с вихретоковым датчиком, выход блока управления соединен с первым входом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, выход которого соединен с вторым входом блока управления, первый вход которого соединен с первым выходом блока автоматического выбора диапазона измерений, второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока цифровой обработки измеряемого сигнала, выход индикации которого соединен с входом блока индикации. 2. Измеритель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что вихретоковый датчик опорного автогенератора расположен в изолированном корпусе для помещения объекта с заранее известными параметрами электропроводности. 3, Измеритель по и.1. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок цифровой обработки измеряемого сигнала содержит счетчик, электронный ключ, аналого-цифровой преобразователь, накапливающий сумматор, регистр, преобразователь двоичного кода в двоичнодесятичный, выходы которого являются идикаторным выходом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, входы преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный соединены с выходами регистра, входы которых соединены с выходами накапливающего сумматора, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является третьим входом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя через электронный ключ является вторым входом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, управляющий вход электронного ключа соединен с выходом счетчика, вход которого является первым входом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, выход счетчика является выходом блока цифровой обработки измеряемого сигнала. 1670623 ОтЦН12 8917 Om мир ITP Фиг. Й 9m je ра О Dm p %me Ол7 dern ра 14 1670623 тронному 1670623 0m 10 Составитель В. Чеботова Редактор Н. Каменская Техред М.Моргентал Корректор А Осауленко Заказ 2749 Тираж 391 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
