Автогенераторный измеритель электропроводности слабопроводящих сред

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 1907464 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 240680 (21) 2945700/18-21 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Опубликовано 230282, Бюллетень Й9 7

Дата опубликования описания 2302я2

{51) М.Кп з

С 01 Н 27/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. .335(088.8) (72) Авторы изобретения

Э.И.Арш, В.С.Хандецкий и С.В.Серебренников /

Днепропетровский ордена Трудового Красного Зн енн

t ( государственный университет им. 300-летия ак воссоединения Украины с Россией

" / (71) Заявитель (54) АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

СЛАБОПРОВОДЯЩИХ СРЕД

Изобретение относится к автогенераторным приборам для измерения электропроводности слабопроводных сред.

Известно устройство для измерения физических характеристик сред<содержащее двухконтурный измерительный автогенератор с частотоэадающим контуром, стабилизированным пъеэорезонатором, и с параметрическим датчиком во внешнем контуре, а также амплитудный детектор с эмиттерным повторителем на входе, цепь компенсации начального уровня сигнала и регистрирующий прибор. При контроле электропроводности слабопроводящих сред амплитудный сигнал, снимаемый с внутреннего контура автогенератора, определяется в основном величиной внесенного в вихретоновый датчик реактивного сопротивления и мало зависит от величины внесенного активного сопротивления. При достаточно большой добротности контуров, система обладает высокой чувствительностью (1).

Недостатком такого устройства является наличие погрешности, связанной с влиянием изменения зазора между датчиком и образцом на сигнал прибора.

Наиболее блиэким к изобретению по технической сущности является автогенераторный измеритель электро.проводности слабопроводящих сред, жащий двухконтурны ратор с кварцевой стабилизацией частоты и с параметрическим вихретоковым преобразователем во втором контуре, одноконтурный автогенератор, содержащий в качестве колебательного контура второй контур двухконтурного автогенератора, два амплитудных детектора, подключенных входами к первому и второму колебательным конту15 рам, блок деления, входы которого подключены к выходам амплитудных детекторов, а выход — к входу регистрирующего прибора (2).

Недостатком известного является влияние изменений междуэлектродных емкостей транзистора одноконтурногс автогенератора, при изменении контура в процессе. измерений. Это ограничивает точность измерений и особенно сказывается вдиапаэоне высоких частот.,Кроме того, амплитудный сигнал одноконтурного автогенератора,со. держащего параметрический вихретоковый датчик в контуре, связанный в основном с изменением активного

907464 сопротивления датчика занисит от изменения его реактивного сопротивления, что увеличивает погрешность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерения автогенераторных измерителей электропронодности слабо- 5 проводящих сред.

Поставленная цель достигается тем, что в автогенераторный измеритель электропроводности слабопронодящих сред, содержащий двухконтурный гене- iO ратор на Л вЂ” диоде с последовательным питанием и с параметрическим вихретоковым преобразователем во втором контуре, двухполюсник, состоящий иэ двух параллельно и встреч- 15 но включенных диодных цепочек, подключенный одим полюсом к — диоду, два амплитудных детектора, выходы которых соединены с входами блока деления,подключенного к регистрирующе- 29 му прибору, нведены третий параллельный колебательный контур с.параметрическим вихретоковым преобразователем, управляемый резистор, три фильтра,и третий амплитудный детектор, причем третий контур включен между другим плюсом днухполюсника и первым контуром, первый фильтр соединен с входом первого амплитудного детектора и с одним иэ выводов третьего кон- ЗО тура, второй фильтр соединен с входом второго амплитудного детектора, с другим полюсом двухполюсника, с другим выводом третьего параллельного колебательного контура, .с входом третьего фильтра, ныход которого через третий амплитудный детектор соединен с управляющим электродом управляемого резистора, подключенного параллельно первому контуру.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема измерителя.

Измеритель содержит — диод,состоящий из полевых транзисторов 1 и

2 с противоположными проводимостями, двухполюсник, состоящий из двух параллельно и встречно включенных диодных цепочек 3 и 4, параллельный колебательный контур, состоящий из конденсатора 5 и параметрического вихретокового преобразователя 6; сис- тему из двух связанных контуров,состоящую из конденсаторов 7 — 9, катушки индуктивности 10 и параметрического вихретокового преобразователя 11; управляемый резистор 12, три 55 фильтра 13-15; три амлитудных детектора 16-18; блок деления 19 и регистрирующий прибор 20. Истоки транзисторов 1 с и-каналом и 2 с р-каналом соединены между собой, затвор тран- ® зистора 1 подключеH к стоку транзистора 2 и к общей шине устройства.

Затвор транзистора 2 подключен к стоку транзистора 1 и к первому попюсу двухполюсннка, состоящего из 65 параллельно и встречно нключенных диодных цепочек 3 и 4. Ко второму полюсу двухполюсника подключен третий колебательный контур, содержащий конденсатор 5 и параметрический нихретоковый преобразователь 6. Первый контур, содержащий конденсатор 7 и катушку индуктивности 10 включен между третьим контуром и положительным зажимом источника питания. BTQрой контур, состоящий иэ конденсатора 9 и параметрического вихретокового преобразователя 11, конструктивно объединенного с параметрическим вихретоковым преобразователем 6, связан через конденсатор 8 с первым контуром. Управляемый резистор 12 параллельно подключен к первому контуру. Входы Фильтров 13 и 15 подключены к точке соединения третьего контура и двухполюсника. Вход фильтра 14 подключен к первому и третьему контурам. Выходы фильтров 1315 подключены к входам амплитудных детекторов 16-18 соответственно.управляющий электрод управляемого резистора 12 подключен к выходу амплитудного детектора 18. Первый и второй входы блока деления 19 подключены соответственно к ныходам амплитудных детекторов 1b и 17, а выход блока деления,19 подключен к входу регистрирующего прибора 20.

Измеритель работает следующим образом.

Автогенератор, содержащий н качестве нелинейного элемента -диод, последовательно соединеный с двухполюсником, из диодных цепочек 3 и

4 генерирует одновременно дна колебания на близких частотах f; и f .

Количество последовательно соединенных диодов в цепочках 3 и 4 выбирается таким, чтобы обеспечить баланс амплитуд автогенератора. Параметрические вихретоковые преобразователи 6 и 11 конструктивно объединены так, что оба параметрических вихретоковых преобразователя 6 и 11 контролируют один и тот же объем образца, а связь между ними мала. Это достигается, например, тем,что параметрические вихретоковые преобразователи, 6 и 11 выполнены на двух

П-образных магнитопроводах, расположенных перпендикулярно друг другу так, что их торцы образуют вершины квадрата.

При внесение в поле параметрических вихретоковых преобразователей

6 и 11 слабопроводящей среды, активные и реактинные составляющие их сопротивлений изменяются, причем активные сопротивлений увеличиваются приблизительно на одну и ту же величину RgqÌ),а реактивные — уменьшаются на Х „Я, где к(б) и "ечФ)внесенные сопротивления, Д вЂ” элек907464 ственно этому изменяется напряжение на управляющем электроде управляемого резистора 12. Этот привод к изменению степени шунтирования первого контура, что компенсирует изменение его добротности за счет влияния ВЗ третьего контура.

Таким образом, экспериментально подтверждено, что сигналы, снимаемые с амплитудных детекторов 16 и 17 и пропорциональные соответственно

|1 G) и )(gs(6) практически не влияют друг на друга,что одновременно с исключением влияния междуэлектродных емкостей транзистора одноконтур15 ного автогенератора повышает точность измерений по сравнению с известным.

Формула изобретения

d0 тропроводность образца. Изменение амплитуды гармонического напряжения на первом колебательном контуре в широком диапазоне изменения 6, пропорционально величине X „,H) и не зависит от R H (6) .

Амплитудный сигнал, снимается с третьего контура, при внесении в поле параметрического вихретокового преобразователя 6, слабопроводящей среды практически определяется величиной < з 6)

После амплитудных детекторов 16 и 1 1 аналоговые сигналы, пропорциональные, соответственно, В „(6) и и(б), поступают на блок деления

19 выходное напряжение которого, пропорциональное отношению "ss (8), X eh(6) поступает на регистрирующий прибор 20.

Учитывая, что линия отвода параметрических вихретоковых преобразователей 6 и 10 близки к прямым, то при изменении зазора между параметрическим вихретоковым преобразователем и образцом величина,6)= изменится незначительно.

Следует отметить также, что вследствие измерения не фазового угла

М(6), а его тангенса = 4(.,), чувствительность высока, так как при (6) - 90, tq4;6) 6„" и соответственно этому малые изменения 6 приводят к значительным изменениям величины

tg ч(Я

Проведенные эксперименты показали, что при изменении реактивного сопротивления X внесенного в первый контур, в пределах 1,3-2,3 кОм, величина напряжения на выходе амплитудного детектора 17 изменяется в 6 раз, при этом напряжение на выходе амплитудноro детектора 16 практически неизменно. Частоты f „ и 1 близки по величине,j„)t1- 1,5-1, и при изменении величины Х1 в указанных пределах изменяются незначительно — не более,чем на 1-2Ъ относительно среднего значения.

При изменении эквивалентного сопротивления В третьего контура в пределах 10-60 кОм напряжение на выходе амплитудного детектора 16 изменяется примерно в 1,5-2 раза. Однако при этом в 1,2-1,5 раза изменяется напряжение, генерируемое на частоте f, что является помехой.

С целью уменьшения влияния изменения R третьего контура на сигнал амплитудного детектора 1 1 первый контур зашунтирован управляемым резистором 12.

При изменении R третьего контура изменяется амплитуда напряжения,генерируемого на частоте f . Соответ20

Автогенераторный измеритель электропроводности слабопроводящих сред, содержащий двухконтурный автогенератор на л -диоде с последовательным питанием и с параметрическим вихретоковым преобразователем во втором контуре, двухполюсника, состоящий из двух параллельно и встречно включенных диодных цепочек, подключенный одним полюсом к Л -диоду, два амплитудных детектора, выходы которых соединены с входами блока деления, подключенного к регистрирующему прибору, отличающийся тем, что,с целью повышения точности измерения, в него введены третий параллельный колебательный контур с параметрическим вихретоковым преобразователем, управляемый резистор, три фильтра,и третий амплитудный детектор, причем третий контур включен между другим полюсом двухполюсника, и первым контуром, первый фильтр соединен с входом первого амплитудного детектора и с одним из выводов третьего контура, второй фильтр соединен с входом второго амплитудного детектора, с другим полюсом двухполюсника и с другим выводом третьего параллельного колебательного контура, с входом третьего фильтра, выход которого через третий амплитудный детектор соединен с управляющим электродом управляемого резистора, подключенного параллельно первому контуру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 497537, кл. 6 01 N 33/ОО 18.04.73

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2727855,кл.6 01 И 27/22, 1979 (прототип).

907464

Составитель Л.Сотникова

Редактор P.Öèöèêà Техред Ж.Кастелевич

Корректор В. Бутяга

Заказ 583/54 Тираж 719

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4