Автогенераторный измеритель-сигнализатор

 

Союз Советсинк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц883794 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 12.03.80 (2!) 2891873/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (53)M. Кд.

G 0) R 27/26

5Ьеударетеанкый комитет

СССР по делан изаеретеакк н открытей

Опубликовано 23.11.81 ° Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (53) УДК621.317- . . (088.8) (72) Автор изобретения

З.И.Арш

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. ЗОО-яежыявоссоединеетия

Украины с Россией (71) Заявитель (54) АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ-СИГНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к резонансным измерениям неэлектрических.величин автогенераторным методом с помощью индуктивных, емкостных и резистивных датчиков.

Известно устройство для контроля . электропроводности среды, содержащее транзисторный автогеиераторный измеритель, индуктивный датчик, .включенный . в качестве элемента колебательного контура в нагрузочкой цепи, и второй индуктивный датчик,. включений в колебательный контур эмиттерной цепи.

Автогенераторный измеритель работает в режиме прерывистой генерации, что обеспечено выбором постоянной вре- мени цепи автосмещения Q больяей, чем постоянная времени колебательного контура Йтс . При внесении в по- . ле датчиков электропроводной среды добротность колебательного контура снижается и, кроме того, за счет внесенного реактивного .сопротивления изменяется настройка контура в, 2 эмнттерной цепи. Частота следования зависит от электропроводности .контролируемой среды, сигнал воспринимается селективным приемником — частотомером и.регистрируется (.1 ).

Недостатком устройства является малая чувствительность,. так как изменения.,добротности колебательных контуров в режиме прерывистой генерации влияют на изменения соотношения постоянных времени контура и цепей автосмещения менее резко,.чем на измене" ния статической характеристики авто к генераторного измерителя в режиме непрерывных колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является диэлькометрический влагометр-сигнализатор, который содержит двухконтурный автогенераторный измеритель на транзисторе.с кварцевой стабилизацией частоты,, емкостный датчик, включенный в качестве элемента нагрузочного контура, амплитудный детектор, тран883794 Д зисторный ключ, усилитель мощности и селективный приемник-частотомер.

Устройство работает в режиме непрерывных колебаний (2 ).

Недостатком известного устройства является то, что в режиме прерывис-, той генерации снижается чувствительность, так как изменения добротности контура незначительно изменявт постоянную времени контура, от величины которой зависит частота следования импульсов прерывистой генерации. !

Цель изобретения - повышение чув,ствительности автогенераторных измерителей-сигнализаторов.

Поставленная цель достигается тем, что в автогенераторный измерительсигнализатор, содержащий автогенераторный измеритель с индуктивным датчиком, включенным в качестве элемента колебательного контура в цепи нагрузки генератора, и селективный приемник-частотомер с включенной приемной антенной на входе, введены передающий автогенератор с включенной на выходе передавщей антенной и инвертор, причем первый выход автогенераторного измерителя соединен .с первым зажимом для подключения передающего автогенератора, второй выход измерительного автогенератора соединен со вторым зажимом для подключения передающего автогенератора непосредственно и с третьим зажимом для подключения передающего автогенератора через инвертор, а третий выход соединен с обцей шиной устройства, а передающий автогенератор выполнен на транзисторе по одноконтурной схеме с общей базой и содержит три управляемых резистора, варикап, индуктивность, три разделительных конденсатора, при этом первый управляемый.резистор и варикап, соединенный последовательно с первым разделительным .конденсатором, включены параллельно цепи эмиттерного автосмещения транзистора, второй управляемый резистор включен между базой транзистора передающего автогенератора и общей шиной устройства, третий управляемый резистор последовательно со вторым разделительным конденсатором включен параллельно колебательному контуру передающего автогенератора в коллекторной цепи транзистора, соединенной через третий разделительный конденсатор с выходным зажимом передающего автогенератора, а управляющие входы

55 тора..Амплитудный детектор 7 через элемент 8 задержки времени выделяет начальный сигнал на резисторе 10, который компенсируется цепью, содержа5

45 первого и соединенных вместе второго и третьего управляемых резисторов подключены ко второму и третьему зажимам для подключения передающего автогенератора соответственно.

На чертеже приведена принципиаль.ная электрическая схема автогенераторного измерителя-сигнализатора.

Автогенераторный измеритель-сигнализатор содержит автогвнераторный измеритель 1, инвертор 2, передающий автогенератор 3 и селективный приемник-частотомер 4. Автогенераторный измеритель 1 содержит индуктивный датчик 5, включенный в качестве элемента контура генератора 6, .амплитудный детектор 7, нагрузкой которого служат элемент 8 задержки времени и резисторы 9 и 10, переменный резистор 11, включенный в цепи компенсации начального сигнала. Передающий автогенератор 3 собран на транзисторе 12 по схеме с общей базой с колебательным контуром 13 и 14 в коллекторной цепи В цепи положительной обратной связи включен кон-. денсатор 15. Параллельно колебательному контуру 13 и 14 подключена, цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 16, управляемого, резистора 17 и резистора 18. Параллельно цепи. 19 и 20 змиттерного автосмещения подключены управляемяй резистор 21 и варикап 22 с разделительным конденсатором 23. В цепи смещения варикапа включена индуктивность

24. Резистор 25 и управляемый .резисто

26 образуют цепь Фиксированного смещения на базу транзистора 12. Антенна 27 через конденсатор 28 подключена к коллектору транзистора. Селективный приемник-частотомер состоит из приемной антенны 29, Фильтра 30,. усилителя 31, детектора 32, одновибратора 33 и частотомера 34.

Автогенераторный измеритель-.сигнализатор работает следувщим образом.

До внесения среды в ближнюю зону индуктивного датчика 5 автогенераторный измеритель 1 настраивается таким образом, чтобы рабочая. точка находилась на квазилинейном участке статической характеристики в зоне больших значений эквивалентного сопротивления измерительного автогенера-.

3794 d

5 0,88 (111тейн Н.И. Автогенераторы гармонических колебаний. Госэнерго издат, M. — Ë.; 196), с. 115, рис. 246, с. 114, рис. 2-44).

Относительная чувствительность эквивалентного сопротивления k резонансного контура-по внесенному активному сопротивлению 1"(характеризующая в значительной степени изме6 нения постоянной времени контура) (Арш Э.И. Автогенераторные методл и средства измерения. Машиностроение, .М. 1979, с. 40).

Чувствительность автогенераторЗ ного измерителя значительно превыша" .ет единицу. Так, для одноконтчрной схемы чувствительность 5= — 1 — -выЭЗ 111 ходного напряжения U-от изменений эквивалентного сопротивления R в

20-30 раз превышает чувствительность

R .контура по внесекному сопротивлению г (Момот E ° Г. Генератор с шунтирукнцим диодом и его применение. ГЭИ, 1959, с. 152, Арш Э.И. Высокочастотный автогекераторный контроль в горном деле, "Недра", 1971. с. 49).

Это прежде всего объясняется тем, что статическая характеристика выходного напряжения автогенераторного измерителя наиболее чувствительна в области больших значений эквивалентного сопротивления R

5 щей переменный резистор ll. Передающий автогенератор 3 работает в режиме прерывистой генерации, что обеспечивается таким подбором элементов резистора 21, варикапа 22 и разделительного конденсатора 23 колебательного контура 13 и 14, чтобы постоянная времени цепи эмиттерного автосмещения с была больше постоянной времени C колебательного контура. Начальному сигналу автогенераторного .измерителя 1 соответствует начальная . частота следования импульсов прерывистой генерации F передающего .автогенератора 3. При внесении контро-. лируемой среды в поле индуктивного датчика 5 изменяется добротность автогенераторного измерителя 1, что при- . водит к появлению на резисторе 10 сигнала положительной -полярности. Этот И сигнал воздействует ка управляющий электрод управляемого -резистора 21 цепи эмиттерного автосмещения 19 и

20 и через инвертор 2. — на управля-ющие электроды управляемого -резис- 25 тора 17, шунтирующего-колебательный контур 13 и 14 и управляемого резистора 26 в цепи базы транзистора

12, а также через индуктивность

24 на анод варикапа 22 в цепи эмит- 30 терного смещения транзистора 12. Сопротивление управляемого -резистора

21 и емкость варикапа 22. увеличиваются, а сопротивление .резисторов 17 и -26 уменьшается.. Постоянная вре- Я .мени - увеличивается, а ® уменьшается, что приводит к увеличению . неравенства Фс7 t ©K, т.е. к увеличению чувствительности изменений частоты следования импульсов Fy передающего автогенератора 3, от выходного .сигнала автогекераторного,измерителя 1. . Экспериментальные исследования . показывают, что от -осительная чувст.вительность S= частоты следо3F, с/Rc вания импульсов д от величины сопротивления автосмещения Rg (вне зоны гистерезисных -явлений) при изменениях Rc, от 40 до 80 кОм и F< от

400 до 200 имп./с имеет величину Ф 1, а при изменениях R от 40 до 20 кОм, и F от 400 до 600 имп./с - 5Ф0,66.

Чувствительность Fy .от емкости. автосмещения С© при Р =80 кОм при изменениях С от 5 ° 10 1 до 10 » пФ и F© от

300 до 1400 имп./с имеет величину

:Ф 1, а при изменениях С© от 10 до

5 10 пФ и Fc от 1400 до 2500 имп./с

Формула изобретения

1. Автогенераторный измеритель-. сигнализатор, содержащий автогенераторный измеритель .с индуктивным датчиком, включенным в,качестве элемента колебательного контура в цепи. нагрузки генератора, и селективный приемник-частотомер а включенной приемной антенной на входе, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности,- в него введены передающий автогеиератор с включенной на выходе передающей антенной и инвертор, причем первый выход автогенераторного измерителя соединен с первым зажимом для подключения передакицего автогенератора, второй выход измерительного автогенератора соединен со вторым зажимом для подключения передающего автогенератора непосредственно и с третьим зажимом для подключения передающего автогенератора через инвертор, а третий выход соединен с обшей шиной устройства.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что передающий автогенератор выполнен на транзисторе по одноконтурной схеме с общей базой и содержит три управляемых резистора, варикап, индуктивность,, три разделительных конденсатора, при. зтом первый управляемый резистор и варикап, соединенный последовательно с первым .разделительным конденсатором, включены параллельно цепи эмиттерного автосмещеиия транзисто- ра, второй управляемый резистор включен между базой транзистора передающего автогенератора и общей шиной устройства, третий управляемый резистор последовательно со вторым разделительным конденсатором включен па;

883794 8 раллельно колебательному контуру передающего автогенератора в коллекторной цепи транзистора, соединенной через третий разделительный конденсатор с выходным зажимом передающего автогенератора, а управляющие входы первого и соединенных вместе второго и третьего управляемых резисторов подключены ко второмуи третьеФму зажимам для подключения переда" ющего автогенератора соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

М 405080, кл. G 01 и 27/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 603889, кл..G Ol R 27/26, 1976 (прототип .

883794

Составитель Л.Сотникова

Редактор О.Половка Техред А.Бабинец

Корректор В.Синицкая

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10218 68 Тираж 735

--ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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