Автогенераторный диэлькометрический измеритель

 

Сею э Советсиин

Социал истичесиин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()868634 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 0401.80 (21) 2868124/18-21 с присоединением эаявкн М (5I)M. Кл.

G OI R 27/26

G 0l И 27/22

ЗЪаумрстеенный квинтет

СССР ав аелеи нзойретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300981. Бюллетень М 36 (53)УДК 621..317.335.2 (088.8) Дата опубликования описания 300981 (72) Авторы изобретения

Б.А. Иванов, 1О.А. Скрипник, В.И. Ручкин, -Д X., Захаров и А.И. Бурлакин

Киевский технологический институт легкой промышленности (7I ) Заявитель (54) АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ДИЭЛЬКОИЕТРИЧЕСКИЙ. ИЗИЕРИТЕЛЪ

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля параметров материалов и может быть использовано как при изучении их физико-механических свойств, так и в технологических процессах для оценки качества по величине их диэлектрического параметра.

Известно устройство контроля веществ, материалов и изделий, основанное на измерении приращений емкости датчика, включенного во времязадающую цепь автогенератора, содержащее два автогенератора, .емкостной датчик, смеситель, полосовой фильтр к измеритель частоты Г1) .

Недостаток известного устройства состоит в низкой чувствителькости.

Известен также измеритель плотности смесей, содержащий два автогенератора — измерительный с датчиком емкости в резонансном контуре и образцовый, а также последовательно подключенные к их выходам смеситель, полосовой фильтр, полосовой усилитель, амплитудный ограничитель, днфференцирующий блок, импульсный ограничитель, импульсный генератор, интегратор, схему компенсации температуры с температурным датчиком и индикатор, а также компенсатор изменений частоты, расположенный в цепи обратной связи измерительного автогенератора с2Д .

Недостатками указанного измерите1О ля являются низкие точность и чувствительность измерения, так как при малых изменениях емкости длительность входных импульсов интегратора изменяется в пределах нестабильности час15 тоты автогенераторов.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности измерения малых приращений емкости.

Поставленная цель достигается тем, что в автогенераторный диэлькометрический измеритель, содержащий два автогенератора — измерительный с датчи» ком емкости в резонансном конгуре и

868634 0= ! 0

I0 где QJg

20 О i 0 коммутации.

30

40

50 образцовый, а также поседовательно подключенные к их выходам смеситель, полосовой фильтр, амплитудный ограничитель, полосовой усилитель и индикатор, введены последовательно соединенные между выходом полосового усилителя и входом индикатора амплитудный детектор, избирательный усилитель частоты коммутации и синхронный де, тектор, а также автоматический коммутатор, балластная емкость, подключаемая параллельно резонансному контуру образцового автогенератора через контакты автоматического коммутатора, исполнительный механизм, вход которого через выключатель соединен с выходом синхронного детектора, а выход . воздействует на подстроечный элемент резонансного контура измерительного автогенератора, и коммутационный генератор, выход которого соединен .с опорным входом синхронного детектора и с управляющим входом автоматического коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2— амплитудно-частотная характеристика полосового усилителя и спектры частот автогенераторов и коммутационного генератора; на фиг. 3 — эпюры напря- . жений в некоторых точках схемы.

Измеритель содержит два автогенератора 1 и 2, соответственно, измерительный с датчиком емкости З,в резонансном контуре 4 и образцовый с балЮ ластной емкостью 5 в резонансном контуре 6, смеситель 7, автоматический коммутатор 8, коммутационный генератор 9 частотыЯ, полосовой фильтр 10, амплитудный ограничитель ll, полосо.вой усилитель 12, амплитудный детектор 13, избирательный усилитель 14 частоты коммутации, синхронный детектор 15, индикатор 16, исполнительный механизм 17 и выключатель 18.

Измеритель работает следующим образом.

С измерительного l и образцового 2 автогенераторов выходные сигналы поступают на смеситель 7. Поскольку автоматический «оммутатор 8, управляемый коммутационным генератором 9, периодически с частотойЯ подключае1 к резонансному контуру Ь балластную емкость 5, то частота выходного сигнала образового автогенератора 2 является промодулированной. При этом величина емкости 5 выбрана такой, чтобы частота и1„ измерительного ав4 тогенератора 1 лежала в полосе частоте — ьо0 образцового генератора 2

I (фиг. 2ф) .

В результате смешивания сигналов с автогенераторов и 2 на выходе полосового фильтра !О выделяется частотно-модулированный сигнал раэностной частоты с частотой модуляции Я (фиг. Зц) частота измерительного ав тогенератора 1; частота образцового автогенератора 2 без балластной емкости 5 частота образцового автогенератора 2 с балластной емкостью 5; разностные частоты, выделяемые полосовым фильтром 10 в соответствующие периоды

Причем частота коммутацииЯ выбирается значительно меньше частот и>д и uJ0 (фиг. 2.с ) .

Для устранения параэитной амплитудной модуляции, частотно-модулированный сигнал подается на амплитудный ограничитель ll. При этом для повышения чувствительности измерителя поpor ограничения выбирается по возможности минимальным с тем, чтобы максимально использовать коэффициент усиления следующего за ним полосового усилителя 12.

Частотный дискриминатор, в качестве которого использован полосовой усилитель l 2 разностно,й частоты, настраивается таким оборазом, чтобы одна из ветвей его резонансной характеристики захватывала частоты ща и î (фиг. 26). В результате скачкообразного перемещения сигнала раэностной частоты по склону резонансной характеристики (т.е. изменения частоты от величины о0 к ьи0 и обратно) вследствие модуляции частоты образцового автогенератора 2 на вход амплитудного детектора,13 поступает амплитудно-частотно-модулированный сигнал (фиг. 36). После детектирования на вход избирательного усилителя 14 поступает напряжение с частотой Я, пропорциональное девиации частоты (и, -и>„). Усиленный сигнал(фиг.33) подается на синхронный детектор 15, !

15

25

Формула изобретения

35

45

55

5 8 опорный вход которого связан с коммутационным генератором 9.

При замыкании выключателя 18 происходит автоматическая калибровка измерителя. В режиме калибровки объект измерения выводится из измерительного датчика емкости 3. При поступлении сигнала с выхода синхронного детектора 15 на исполнительный механизм 17 последний, воздействуя на подстроечный элемент резонансного контура 4, перестраивает частоту измерительного автогенератора 1 до тех пор, пока раэностные частоты не становятся равными и 0 = F0. При этом ис1 чезает амплитудная модуляция с час1 тотой Я разностного сигнала (Wp Wg), что приводит к отсутствию сигнала на выходе синхронного детектора 15.

В режиме измерения, когда контролируемый объект вводят в измерительный датчик емкости 3 и выключатель 18 разомкнут, продетектированный сигнал, напряжение которого пропорционально только измеряемому параметру, регистрируется индикатором 16.

Автоматическая корректировка частоты измерительного автогенератора I в точку, симметричную относительно

I частот иг и ы образцового генератора

2, позволяет повысить точность измерения малых приращений емкости за счет того, что величина информативного параметра равна не абсолютному значению амплитуды сигнала, снимаемого с выхода частотного дискриминатора (полосового усилителя 12), а приращению амплитуды, пропорциональному разности (wp — m<1 (фиг. 25) . Поэтому изменение абсолютных значений частот измерительного 1 и образцового 2 asтогенераторов (a„, и, о соответстI венно) не т1риводит к погрешности измерения в пределах линейного участка ветви резонансной характеристики полосового усилителя 12.

Зона линейности резонансной характеристики может быть расширена(соответственно расширяется диапазон измерения контролируемого параметра) путем уменьшения добротности, при этом потеря чувствительности измерителя в целом может быть компенсирована избирательным усилителем 14 частоты коммутации эа счет увеличения

его коэффициента усиления.

Предлагаемый измеритель имеет чувствительность в 2 раза более высокую, чем известное устройство, что

68634 б видно иэ следующих соотношений. После корректировки частоты измеритель-ного автогенератора 1 устанавливается =О („1 а сдвиг частоты и измерительного автогенератора при введении измеряемого. объекта в измерительный датчик емкости определяется или с учетом (1)

0 (0 где w > и и — разностные частоты, 1 к ок выделяемые полосовым фильтром 10 после корректировки частоты измерительного автогенератора 1 в соответствующие периоды коммутации.

Автогенераторный диэлькометрический измеритель, содержащий два автогенератора — измерительный с датчиком емкости в резонансном контуре и образцовый, а также последовательно подключенные к их выходам смеситель, полосовой фильтр, амплитудный ограничитель, полосовой усилитель и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерения малых приращений емкости, вызванных влиянием на датчик емкости объекта измерения, в него введены последовательно соединенные между выходом полосового усилителя и входом индикатора амплитудный детектор, избирательный усилитель частоты коммутации и синхронный детектор, а также автоматический коммутатор, балластная емкость, подключаемая параллельно резонансному контуру образцового автогеиератора через контакты автоматического коммутатора, исполнительный механизм, вход которого через выключатель соединен с .выходом синхронного детектора, а выход воздействует на подстроечный элемент резонансного контура измерительного автогенератора, и коммутационный генератор, выход которого соединен с опорным входом синхронного детектора и с управляющим входом автоматического коммутатора;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

868б34

1. Патент США Ф 4045728, кл. 324-59, 1977.

2. Патент США В 4048844, кл. 324-71, 1977 (прототип}.

Составитель В. Стукан

Редактор И. Ковальчук Техред Ж. Кастелевич Корректор Н. Швыдкан

Заказ 8317/65

Тирах 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПП11 "1!атент", r. Ухгород, ул. Проектная, 4