Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов Советский патент 1985 года по МПК G01R27/26 

iSB

8

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ, содержащее генератор, к выходу которого подключен тройник, к одному из плеч которого подключена кювета с исследуемым материалом, к другому плечу подключен регулируемый фазовращатель, а к выходу кюветы и регулируемого фазовращателя подключен индикатор, отличающееся тем, что, с целью шэвышения точности и чувствительности, в него введены транзистор и конденсатор, причем коллектор транзистора соединен с ругулируемым фазовращателем, база - .с общей шиной, а эмиттер - с выходом кюветы, который через конденсатор подключен к индикатору.

11 Изобретение относится к измерениям, в частности, к электрическим изме рениям параметров неэлектрических ма-териалов. Цель изобретения - повьппение точности и чувствительности измерений На чертеже приведена функциональ ная Схема устройства для измерения диэлектрической проницаемости материалов. : Устройство содержит генератор 1, на выходе которого включен .тройник 2 к одному из плеч которого подключен кювета 3, к другому плечу подключен регулируем1.1й фазовращатель 4, а к выходу кюветы 3 и фазовращателя 4 индикатор 5. Между выходом фазовращателя 4 и индикатором 5 включен тран зистор 6, коллектор которого соединен с регулируемым фазовращателем 4, база - с общей шиной 7, а эмиттер со динен с выходом кюветы 3, который через конденсатор 8 подключен к индикатору 5.. Устройство работает следующим образом. Рабочая точка транзистора выбирается в активной области. В процессе ; калибровки в кювете 3 отсутствует, исслёдуемый материал. Сигнал, .генератора 1 делится тройником на : две части„ Одна часть сигнала прбходит через кювету 3 и прикладывается методу эмиттером и базой транзистора 6. Втора|1 часть сигнала проходит через фазовращатель 4 и прикладывается между коллектором и базой транзистора 6. Под действием напряжения первой части сигнала, приложенного к эмиттерному переходу, плотность тока инжектированных эмиттером носителей тока изменяется по синусоидальному закону изменения напряжения генератора 1. В момент отпирающего напряжения плотность носителей больше (образуются сгустки носителей тока), а в момент запи-ч рающего напряжения плотность инжектированных носителей тока меньше. Проходя через базу транзистора носители тока задерживаются, в результате чего сгустки носителей тока могут проходить коллекторный переход- или в момент тормозящего высокочастотного поля на нем и отдают часть своей кинетической энер|Гии полю,увеличивая его напряженность и вызывая протекание в цепи коллек79тора наведенные .токи, или в момент ускоряющего высокочастотного поля на нем и отбирают часть энергии этого поля. Изменяя фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 4, добив аются разности фаз между напряжением, приложенным к эмиттерному и коллекторному переходам 90°. В результате наведенный ток коллектора отста.ет . от напряжения между выводами эмиттера и коллектора на угол -90, определяя отрицательное активное сопротивление между базой и коллектором транзистора и его индуктивный характер. Эквивсшентная индуктивность цепи коллектор-эмиттер транзистора резонирует С емкостью конденсатора 8, и сигнал, поступающий с .выхода фазовращателя, поступает в индикатор. При .помещении в кювету 3 исследуемого материала вследствие влияния его диэлектрической проницаемости увеличивается отставание сигнала, прикладываемого между эмиттером и базой по отношению к сигнал у, прикладываемому между коллектором и базой транзистора. В результате отрицательное дифференциальное сопротивление возрастает, а эквивалентная индуктивность цепи коллекторэмиттер транзист.ора 6 уменьшается, нарушается резонанс ее с емкостью конденсатора 8 и сигнал в индикаторе 5 уменьщается.... При этом вследствие диэлектричес ких потерь в материале уменьшается мощность сигнала, поступающего на эмиттер транзистора, но фазовые соотношения между напряжениями в динамическом диапазоне трангзистора (который составляет 90120 дБ) остаются неизменными. Увеличение отрицател.ьного динамического сопротивления транзистора в этом режиме позволяет усилить сигнал, поступающий с кюветы на транзистор, что ведет к дополнительному увеличению чувствительности и диапазона измерения материалов с большими диэлектрическими потерями. Увеличивая фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 4, добиваются компенсации изменения ,фазы, вызванного . внесением в кювету материала с неизвестной диэлектрической проницаемостью. В момент компенсации эквивалентная индуктивность цепи коллек3. . :i170379.4

тор-эмиттер «принимает значение, соот- максималыак показания . По веливетствующее режиму калибровки, и, чине приращения фазы фазовращй-резонируй с емкостью конденсатора 8 теля 4 судят о величине ди-. обеспечивает прохождение си гнала от электрической проницаемости мафазовращателя 4 в индикатор и его уериала.