Устройство определения составляющих диэлектрической проницаемости

 

Изобретение относится к устройствам для определения составляющих диэлектрической проницаемости Использование: контроль материалов, например, влажности Сущность изобретения: устройство содержит генератор, измерительный мост, в одно из плеч которого включены емкостный преобразователь и через коммутационный элемент образцовый резистор и измерительный прибор. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4608929/25 (22) 28.11.88 (46) 15.09.92. Бюл, N. 34 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) Г.С.Воловик и Ю.Л.Явкун (56) Авторское свидетельство СССР

¹687412,,кл. 6 01 N 27/22, 1978, Авторское свидетельство СССР

¹ 1368758, кл. G 01 N 27/22, 1985, Изобретение относится к области измерений и может быть использовано при электрическом измерении физических параметров, например влажности нефтепродуктов, Известно устройство для измерения влажности, содержащее равновесный RC-мост переменного тока, включающий емкостный первичный измерительный преобразователь (ПИП) с последовательно подключенным образцовым резистором и конденсатор переменной образцовой емкости с магазином сопротивления, включенных по последовательной или по параллельной схеме замещения реального конденсатора с последовательно с ними соединенным образцовым резистором, образующие две параллельные RC-цепи мостовой схемы, генератор переменного напряжения, выход которого подключен к диагонали питания моста и нуль-индикатор, вход которого подключен к измерительной диагонали моста.. Ы,» 1762211 А1 (54) УСТPОЙСТВО ОПPЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛ Я Ю ЩИХ ДИ ЭЛ Е КТРИЧ ЕС КОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ (57) Изобретение относится к устройствам для определения составляющих диэлектрической проницаемости, Использование: контроль материалов, например, влажности, Сущность изобретения: устройство содержит генератор, измерительный мост, в одно из плеч которого включены емкостный преобразователь и через коммутационный элемент образцовый резистор и измерительный прибор. 1 ил.

Недостатком устройства является низкая точность раздельного измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления ПИП, в связи с зависимостью результата измерения от принятой схемы замещения емкости ПИП, которая может не совпадать с фактической.

Наиболее близким техническим решением является автоматический влагомер, содержащий измерительный мост, в первое плечо которого включен емкостный преобразователь и параллельно ему конденсатор постоянной емкости. Недостатком устройства является высокая погрешность измерения диэлектрической проницаемости.

Цель изобретения — повышение точности определения.

Цель изобре.ения достигается тем, что в устройство, содержащее измерительный прибор, последовательно соединенные генератор, измерительный мост, в одно из плеч которого параллельно включены емко1762211 стный преобразователь и образцовый конденсатор, дополнительно введен коммутатор, содержащий нормально замкнутый контакт, включенный параллельно образцовому конденсатору, и нормально разомкну- 5 тый контакт, включенный между входом емкостного преобразователя и точкой соединения нормально замкнутого контакта с входом образцового конденсатора.

Сущность изобретения поясняется схе- 10 мой, приведенной на чертеже, Устройство содержит управляемый делитель напряжения 1, первичный измерител ь н ый преобразователь (ПИ П) 2, конденсатор переменной емкости 3,первый 15 образцовый резистор 4, второй образцовый резистор 5> нормал ьно разомкнутый контакт коммутатора 6, нормально замкнутый контакт коммутатора 7, коммутатор 8, включатель 9, блок управления 10, сумматор 11, 20 преобразователь временного интервала в код 12, вычислитель 13, блоки сравнения 14, 15, образцовый конденсатор 16.

Устройство работает следующим образом, 25

Емкость ПИП заполнена воздушным диэлектриком. По команде из блока вычисления 13 блок управления 10 замыкает на вреМя 1о нормально разомкнутый контакт включателя 9, на схему подается импульс 30 напряжения питания U> длительностью тп, При этом начинают заряжаться соответственно емкость ПИП 2 и опорного образцового конденсатора переменной емкости 3.

На блоках сравнения 14, 15 напряжения на 35 конденсаторах U(t) сравниваются с напряжением Uo на делителе 1. Напряжение нэ емкости датчика 2 за время t достигнет значения.

02= 0п(1 — е PC()=Оп — 0пе где R4 — сопротивление резистора;

С вЂ” емкость датчика 2;

02 — напряжение на емкости датчика 1; 45

Un — напряжение питания.

Время, за которое напряжение на конденсаторе U2(t) станет равным напряжению

Uo делителя 1

t1= In I IR4Cg=-In I 1 — R4Cg

U. — u. u, Uï 0. и на выходе первого блока сравнения

14 сформируется импульс отрицательного напряжения длительностью

Время, за которое напряжение на конденсатор 3 станет равным напряжению

0о делителя 1

t2 = -In 1 — — RsCo

0о

Uп

7 где Со — емкость конденсатора 3, и на выходе второго блока сравнения 15 сформируется импульс положительного напряжения длительностью t2. Импульсы t1 и

12 с выходов блоков сравнения поступают на входы блока суммирования 11, на выходе которого формируется импульс длительностью, равной разности длительностей входных и1ипульсов то= t1 t2 = !г1 1 R4(Cg-Со)

Uo

0.

С выхода сумматора 11 импульс длительностью Azопоступает на вход блока преобразования временного интервала в код 12, э код значения длительности импульса с блока 12 поступает на вход вычислителя 13 и значение длительности импульса h,то высвечивается на цифровом табло блока 13. Регулировкой значения емкости Сз добиваются равенства Л t = 0 при

Сз = С4 (выставляют "нуль" устройства).

Длительность импульса питания Q »R4Cg, а длительность паузы между импульсами питания п выбирают такой, чтобы конденсаторы Cg и Со успевали полностью разрядиться тп » (R4 + Rg) Cg ю

Затем по команде из блока 13 блок управления 10 замыкает нормально разомкнутый контакт 6 и размыкает нормально замкнутый контакт 7 первого управляемого элемента, Параллельно ПИП 2 подключается образцовый конденсатор 16. Блок управления 10 по команде блока 13 замыкает контакт 9, на схему подается импульс напряжения питания. Нэ выходе блока 11 сформируется импульс длительностью тобр= -In !1 — — IR4(C2+ С1б Сз) =

0о

Un

=-In l 1 — В4С1б, 0о

0п гДе тобр Разность вРемени заРЯДа обеих зарядных цепей при пустом ПИП.

Регулировкой сопротивлений делителя

1 изменяют отношение 0оИп,выставляя требуемое значение чувствительности, например, -lnl1 — = 1, обеспечивая

0, 0п тобр = R4 С1б = Const и значение tобр запоминается в блоке 13. Контакты 6, 7 приводятся в исходное состояние.

1762211

После выставления требуемой длительности импульса <обр значение которой индицируется на цифровом табло 13. ПИП заполняют исследуемым веществом и его емкость становится равной Сдн. По команде 5 с блока 3 блок управления 10 замыкает контакт 9 и на схему подается импульс напряжения питания, На выходе блока 11 сформируется импульс длительностью

xg= В4(Сдн Сэ) = ROC>+ С16(е — 1) — Сз) =

= R4C>6(6 — 1), где tg - разность времени заряда обеих за- 15, рядных цепей при заполненном ПИП, который преобразуется в код в блоке t2 и его значение запоминается в блоке 13.

Затем по команде из блока 13 блок 10 замыкает контакт 6 размыкает 7. Емкость 20

С16 подключается параллельно ПИП с исследуемым веществом 2. Замыкается контакт 9, На выходе блока 11 сформируется импульс длительностью

25 т 9 4(Сдн + С16 C3) =

Тр6р Разность вРемени заРЯДа С16 и С3, блок 12 кодирует длительность импульса т и его значение запоминается в блоке 13.

Контакты 6 и 7 приводятся в исходное состояние. 35

Блок13вычислЯетзначение т"q6p = т" — tg v. разность

4т = 06p — то6р

1 где Az: — разность времени заряда Ci6 при заполненном и пустом С .

Таким образом осуществляется измерение временных интервалов tg, тибр, Лт, Значения Сы, R4, вводятся в блок вычисления 13 выполненного в виде, например, микрои роцессорного вычисл ител ьно-уп равля ющего блока непосредственно в процессе настройки и регулировки диэлькометра и являются постоянными для данного датчика. По этим данным блок 13 вычисляет значение диэлектрической постоянной, ее мнимой и действительной значения части и тангенса диэлектрических потерь. На этом цикл измерения заканчивается. Диэлькометр приводится блоком CP в исходное состояние и он готов к новому циклу измерения.

Формула изобретения

Устройство определения составляющих диэлектрической проницаемости, содержащее измерительный прибор, последовательно соединенные генератор, измерительный мост, в одно из плеч которого параллельно включены емкостный преобразователь и образцовый конденсатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, в него введен коммутатор, содержащий нормально замкнутый контакт, включенный параллельно образцовому конденсатору, и нормально разомкнутый контакт, включенный между входом емкостного преобразователя и точкой соединения нормально замкнутого контакта с входом образцового конденсатора, 1762211

Составитель В. Немцев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Шулла

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, yn,Ãàãàðèíà, 101

Заказ 3255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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