Измеритель диэлектрических свойств материалов

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ „и О КНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 060279 (21) 2725768/18 21 (51)М Кл с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 R 27/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1180. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описакия 301180 (53) УДК 621. 317. .335(088.8) (72) Авторы изобретения

A.Â. Бугров и Г. Д. Шишов (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт химического машиностроения (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения диэлектрических свойствматериалов с целью контроля их качества.. Изобретение можно испольэовать для контроля влажности сыпучих материалов, степени отверждения термореактивных материалов, а также для определения момента гелеобраэования при производстве стеклопластиковых труб большого диаметра.

Известно устройство, основанное .на измерении модуля коэффициента передачи параметрического преобразователя 11 . Схема его содержит генера- 15 тор высокой частоты, сигнал с которого подается на параметрический преобразователь и на делитель напряжения « Коммутатор поочередно подключает амплитудный детектор к преобраэо- 20 вателю и делителю напряжения. Амплитудный дет ктор соединен с реверсивным двигателем, который управляет делителем напряжения. Коммутатор и управляющая обмотка двигателя соединены с сетью переменного тока.

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не позволяет измерять составляющие комплексного коэффициента передачи преобразователя. 30

Известен также измеритель параметров конденсаторов $2). Этот измеритель содержит генератор синусоидальных колебаний, к выходу которого подключены емкостный преобразователь и конденсатор переменной емкости. Преобразователь и конденсатор соединены с контактами переключателя. Общий вывод переключателя соединен с последовательной цепью, состоящей из операционного усилителя, амплитудного детектора, фильтра, нуль-индикатора и блока управления. С блока управления сигнал подается на прибор отсчета и на переменный конденсатор. Переключатель управляется коммутационным генератором. В момент равновесия амплитуды токов через преобразователь и конденсатор равны и измеритель определяет полную проводимость преобразователя. Данный измеритель является наиболее близким к изобретению по.технической сущности и достигаемому результату.

Недостаток этого измерителя состоит в том, что он не позволяет измерять составляющие комплексной проводимости емкостного преобразователя.

Кроме того, наличие конденсатора переменной емкости, управляемого ревер783712 сивным двигателем требует применения в блоке управления сложного механического устройства преобразующего угол поворота вала двигателя н электрический сигнал.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных нозмбжностей известного устройства,т.е. за счет измерения активной и реактивной составляющих комплексной проводимОсти емкостного преобразователя, а также непосредственного получения вы- ® ходного сигнала в виде. активной величйны, то есть в виде напряжения или тска, линейно связанных с контролируемой величиной.

Цель достигается тем,что в извест-, ном устройстве содержащем блок отсчета, генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с входным нводом емкостного преобразователя и с входом блока настройки, переключатель, имеющий общий и два распределительных вывода и управляемый коммутационным генератором,. а также цепь последовательно включенНых операционного усилителя, амплитудного детектора, фильтра, нуль-индикатора, блока управления, который

Изменяет величину управляемой проводимости, общий вывод переключателя соединен с выходом блока настройки, ЗО вход операционного усилителя соединен с выходом емкостного преобразователя и первым распределительным выводом переключателя, введен амплитудный детектор, на выходе которого под- 35 ключен блок отсчета и вход которого соединен с вторым распределительным выводом переключателя, а блок настройки выполнен в виде инвертирующего операционного усилителя, образцовой проводимости и управляемой проводимости, управляющий вход которой соединен с выходом блока управления, один рабочий вывод соединен с входом операционного усилителя, а другой является входом блока настройки, выход операционного усилителя соединен с одним иэ выводов образцовой проводимости, другой вывод которой является выходом блока настройки.

На чертеже приведена функциональная схема измерителя.

Устройство содержит генератор синусоидальных колебаний 1, операционный усилитель 2 с сопротивлением в цепи обратной связи, амплитудный детектор 3, фильтр 4, нуль-индикатор 5, блок управления б, состоящий-из операционного усилителя 7 с сопротивлением в цепи обратной связи и образцовой проводимостью на выходе и управ- 40 ляемой проводимости 8, амплитудного детектора 9 прибора отсчета 10, коммутационного генератора 11 и переключателя 12, емкостной преобразователь

13, блок настройки 14. 65

Устройство работает следующим образом.

В период времени, когда переключатель 12 находится и позиции б, на выходе усилителя 2 формируется напряжение

0р Rq G q 10rR + Cu (1) где 0 — напряжение на выходе генератора 1, u3 — частота генератора 1.

В период времени, когда переключатель находится в позиции а, на выходе усилителя 2 формируется напряжение

02 = 0 - Rq G 0г Rqu) C — i 0 81ссФ> (2) где С вЂ” емкость образцового конденсатора, 0 — напряжение на выходе усилителя.

Напряжение на выходе усилителя 7

0 =-U„RiR (3) где R2 — сопротинленйе резистора в цепи обратной связи усилителя 7;

Rд — проходное сопротивление управляемой проводимости.

Если при нахождении переключателя

12 н позициях а и б модули напряжений 0> и 0> не равны, то на выходе амплитудного детектора 3 появится переменная составляющая напряжения, частота которого равна частоте коммутирующего генератора 11. Это вызовет формирование на выходе нуль-индикатора 5,. который представляет собои фаэочувствительный детектор, напряжения некоторой полярности. Это напряжение, интегрируясь н блоке управления б, будет изменять проходное сопротивление К0 управляемой проводи- мости 8 до тех пор, пока не будет достигнуто равенство lUq(= IU ) .

Равенство IU, = 02 можно представить щем вида. с„ + < с„ = qG +ы (C — ц (4) ф %, м

Равенство (4) может б ать достигнуто если - Со = 0 или Со = 2С. о о

Однако поскольку 8О 4 Со, то в момент равновесия справедливо только второе соотношение, откуда

8р 2 Си

RII СЬ

Таким образом, в момент равновесия напряжение на выходе усилителя 7

U = - U

2Си

Ъ (s)

Следовательно, н период времени, когда переключатель 12 находится в положении б на выходе амплитудного детектора 9 сформируется постоянное напряжение пропорциональное 20ршСи .

Следовательно, показания отсчетного прибора 10 будут пропорциональны емкости Си

Аналогичным образом, если в качестве образцовой проводимости использовать резистор, то показания прибора отсчета 10 будут пропорцио7837" ".

Формула изобретения

Составитель В. Стук ан

Редактор Н.Коляда Техред М. Голинка Корректор Л.Иван

Заказ 8539/48 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 нальны активной проводимости Gä> емкостного преобразователя.

Измеритель диэлектрических свойств материалов, содержащий блок отсчета, генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с входным вводом емкостного преобразователя и с входом блока настройки, переключатель, имеющий общий и два распределительных вывода и управляемый коммутационным генератором, а также цепь последовательно включенных операционного усилителя, амплитудного детектора, фильтра, нуль-индикатора, блока управления, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, общий вывод переключателя соединен с выходом блока настройки, вход операционного усилителя соединен с выходом емкостного преобразователя и первым распределительным выводом переключателя, введен амплитудный детектор, на выходе которого подключен блок отсчета и вход которого соединен с вторым распределительным выводом переключателя, а блок настройки выполнен в виде инвертирующего операционного усилителя, образцовой проводимости и управляемой проводимости, управляющий вход которой соединен с выходом блока уп-. равления, один рабочий вывод соединен с входом операционного усилителя, а.другой является входом блока настройки, выход операционного усилите-. ля соединен с одним из выводов образцовой проводимости, другой вывод которой является выходом блока настройки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орнатский П.П., Скрипник Ю.А.„

Скрипник В.И-. Измерительные приборы периодического сравнения, М., "Энергия", 1975, с. 190, рис . б-7а.

2.. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов.

Под ред. С.Л. Энштейна, М., "Советское радио", 1978, с. 15, рис.1,4д (прототип).