Диэлькометрический анализатор

 

Союз Соавтскик

Соцмапмстмчесммк

Рвспубиии (»>930091

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное lf авт. саид-ву(51)M. Кл. (22) Заявлено 14.04. 80 (21} 2911502/18-25 с прмсоеиииениеет заявки рй

G 01 N 27/02 твеударетеенный квинтет

СССР ао делен нзебретеннй н етерытнй (23) ПрмормтетОпубликовано 23.05 82 ° бюллетень Рй 19 (53) УДК543.257 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 05. 82 (72) Автор изобретения

И. 8. Подгорный (7!) Заявитель (54) ДИЭЛЬКОИЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ром (2).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрических параметров и контроля состава жидких и твердых веществ, диэлектрические

S потери в которых могут изменяться в широких пределах.

Известен резонансный влагомер, который содермит задаюций генератор с двумя выходами, колебательный контур о с емкостным датчиком и компенсирующим конденсатором, фазовый раэличитель, усилитель с АРУ, синхронный детектор, усилитель постоянного тока и реверсивный двигатель, ось которого через редуктор связана с компенсирующим конденсатором )ij.

Недостатком влагомера является то, что в нем только частично компенсируется изменение коэффициента усиления по петле обратной связи, обусловленное влиянием проводимости.

Наиболее близким техническим реа>е нием является диэлькометрический анализатор, содержаций задающии генератор, один выход которого через резистор связи соединен с колебательным контуром содержащим датчик и компен„1 сирующий.конденсатор, второй выход генератора соединен с последовательно соединенными двумя балансными модуляторами, избирательным усилителем, син. хронным детектором, усилителем постоянного тока и реверсивным двигателем, ось которого через редуктор связана с компенсируюцим конденсатором, дополнительный генератор, один выход которого соединен с балансным модулятором, другой " с синхронным детектоНедостатком устройства являет ся низкая точность измерения, так как на результат измерения влияет нестабильность напряжения на выходе задаюцего генератора.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем стабилизации

3 93009 амплитуды питающего напря>нения на колебательном контуре, Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее зада>ощий генератор один выход которого через резистор связи соединен с колебательным контуром, содержащим датчик и компенсирующий конденсатор, второй выход генератора соединен с последовательно соединенными двумя >о балансными модуляторами, избирательным усилителем, синхронным детектором, y/cèëèòåëåì постоянного тока.и реверсивным двигателем, ocb которого через редуктор связана с компенсирующим конденсатором, дополнительный генератор, один выход которого соединен с балансным модулятором, другойс синхронным детектором, введены амплитудный детектор, источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, первый вход которого через амплитудный детектор соединен с колебательным контуром, а второй вход " с источником опорного напряжения, причем выход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом; задающего генератора.

Диэлектрическую проницаемость определяют по изменению емкости компен- з< сирующего конденсатора, а потерипо напряжению на выходе задающего генератора.

На чертеже изображена схема анали-. затора.

Анализатор содержит задающий генератор 1 с двумя выходами и. управляющим входом, регистр 2 связи, колебательный контур 3, дифференциальный усилитель 4, источник g опорного напря>нения, амплитудный детектор 6 и последовательно соединенные дополнительный:генератор 7 два -балансных модулятора 8 и 9> избирательный уси литель 10, синхронный детектор ll, усилитель 12 постоянного тока и реверсивный двигатель !.3.

Элементами колебательного контура

3 являются катуыка индуктивности L, емкостной датчик С„>„ и компенсиру50 ющий конденсатор Ск, ротор которого через редуктор связан с осью реверсивного двигателя. Напряжение на выходах задающего генератора сдвинуты по фазе на угол Ic/2. Через резистор ,2 первый выход генератора l связан

"с колебательным контуром и вторым входом балансного модулятора 9. Второй выход генератора 1 связан с вто1 ф рым входом балансного модулятора 8.

Управляющий вход задающего генерато- ра связан с выходом дифференциального усилителя 4, первый вход которого связан с источником 5 опорного напряжения, а второй его вход через амплитудный детектор связан с колебательным контуром.

Диэлектрический анализатор работает. следующим образом.

Напряжение U = V< singlet с первого

1 выхода задающего генератора 1 через резистор связи 2 подается на колебательный контур 3. При отключенном выходе дифференциального усилителя от управляющего входа задающего генератора напряжение на контуре определяет ся выражением

U< = V

Rcb =. arctg— (z) й-gх

А - модуль коэффициента передачи, равный отношению амплитуды напряме-. ния на контуре к амплитуде на первом выходе генератора, в общем случае определяется выражением

-05

A = (1+ К, p ) Г,, ы аСЧ(3) где - сопротивление резистора

2 связи;

ЬГ - отклонение емкости колебательногс>> контура от резонансного значения Ср

1 ср= с„+ с„

Напряжения с дополнительного генератора 0 = Ч „sinuv t и со второго выхода задающего генератора U".выхода модулятора 8 напряжение

U =Ч,M со ы> М>ж;,Ь, а такие напряжение с колебательного контура поступают на второй балансннй модулятор 9, на выходе которого выделяется напряжение »>М Ч Ду»(а»1+Т)coop»tq1qa<

После преобразования из (4) имеем

>.> "- -М >>I М Д91и (2.са)++Я) Бак, Ь.+

9 2. М.> Я.

+ - >„Ч„Ч А ЧИ 91»Щ

5 ° 9

Напряжение Uy поступает на избирательный усилитель 10, усиливающий только составляющую

30091 б и Ц на выходе генератора чувствительность диэлектрического анализатора быстро падает.

Но при подключенном управляющем м 4 Ч2 A входе задающего генератора 1 к выходу яр= Ч м

МиЧ 1и Ul дифференциального усилителя *4 напряжение на контуре поддерживается неизНапряжение с выхода избирательного менным и равным опорному напряжению усилителяе поступает на вход синхрон- Оопп источника 5, в то время как ного детектора 11, на другой вход ко1О ...-.— амплитуда напряжения на выходе зада. торого подается опорное напряжение юцего генератора является функцией от дополнительного генератора 7. По- измеряемой проводимости поддерживает. стоянная составляющая с выхода синхронного детектора после усиления, управляет реверсивным двигателем 13, 14 = Ц = Uongp (1 f R . gg (8) ось которого через редуктор связана с компенсирующим, конденсатором С1

Выражение (8) следует, что в анализаторе проводимость g < долмна опреде-! ляться путем измерения напряжения на первом выходе задающего генератора.

Подставляя (8) в (7) получим

Ф опор ищр= — -т — два. сюдС (р). выражение (б) с учетом (2) и (3) мо- Анализатор позволяет повысить точжет быть записано в виде ность измерения проводимости за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на амплитуду напряжения на м ъ cbЫ. ц Ы g дое . — — — 1 ЬС выходе задающего генератора: нестафР Фр к 2 (1+к Эъ . бильности питающих напряжений, изменения температуры окружающей среды. где К - крутизна преобразований ко-. .лебательным контуром отклонения емкосз5 ти контура от резонансного значения в фазовый сдвиг формула изобретения х- ="оа® " дорах»

Корк - коэффициент передачи фазо-. вого различителя, состоящего из вспомо гател ьно го генератора и двух балан сных модуляторов

Мм 4. 4

К

ФР - 2 <+ csQ

50! (оэффициенты К < и Кфр входят сомномителями в выражение общего коэффициента передачи автоматической системы настройки контура. Из анализа (7) следует, что с ростом проводимости анализируемого материала при фиксированном усилении по петле обрат ной связи и неизменном напряжении

Двигатель изменяет емкость конденсатора С1, так, что контур в устано-- 2О бившемся режиме настроен в резонанс, а

Емкость компенсируюцего конденсатора является мерой измеряемой емкости С ., Дпя малых отклонений емкости контура

5С от резонансного значения Ср/ЬС- 0

Диэлькометрический анализатор, содержащий задающий генератор, один выход которого через резистор связи соединен с колебательным контуром, содержащим датчик и компенсирующий конденсатор, второй выход генератора соединен с последовательно соединенными двумя .балансными модуляторами, избирательным усилителем, синхронным детектором, усилителем постоянного тока и реверсивным двигателем, ось которого через редуктор связана с ком" пенсирующим конденсатором, дополнительный генератор, один выход которого соединен с балансным модулятором, другой - с синхронным детектором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем стабилизации амплитуды питающего напряжения, в него введены амплитудный детектор, источник опорного напряжения и дифференциальный усили7 930091 8 тель, первый вход которого через ам- Источники информации ч;

1 плитудныи детектор соединен с колеба- принятые во внимание при экспертизе тельным контуром, а второй вход- 1. Авторское свидетельство СССР с источником опорного напряжения, И 4433299, кл. G 01 N 27/22, 1974. причем выход дифференциального усили" s 2. Автооское свиаетельство СССР. теля соединен с управляющим входом по заявке И 2839413/25, кл. C. 0 1 N 27/22, задающего генератора. 1979 (прототип) .

Составитель И. Кривенко

Редактор Т. Киселева Техред м. Тепер Корректор A. Гриценко

Заказ 3455/54 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4