Устройство диэлькометрического контроля Советский патент 1987 года по МПК G01N27/22 

11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диэлектрических характеристик широкого класса физических объектов.

Целью изобретения является повышение точности измерений при исследовании биологических объектов сложной формы путем введения поправки непосредственно во время измерительной процедуры.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- блок-схема блока формирования поправ ки.

Устройство содержит генератор 1 гармонического напряжения, измерительный конденсатор 2, в рабочем объеме которого помещается исследуемый объект 3, закрепленный на устройстве 4 фиксации, представляющем собой платформу из диэлектрического материала с приспособлением для крепления объекта, которое выбирается в зависимости от вида объекта. Измерительный конденсатор 2 включен в последовательную электрическую цепь, состоящую из генератора 1 и усилителя 5 тока. В объеме конденсатора 2 размещен датчики 6 напряженности электрического поля. Каждый из них закрепл.чется на диэлектрической вставке с 5 1 и может быть установлен в любой точке рабочего объема измерительного конденсатора, кроме объема, занятого oбъeктoм Датчики 6 подключены к входам блока 7 формирования поправки результатов измерений, выходы которого соединены с входами блока 8 введения поправки результатов измерений, на который одновременно подается сигнал с выхода усилителя 5 тока. На регистраторе 9 фиксируется измеренное значение с учетом введенной поправки Тензометрический датчик 10 через тен зометрический усилитель 11 подключен к управляющему входу блока 7 формирования поправки. Одновременно тензо- метрический датчик 10 и установленный на той же платформе второй тен- зометрический датчик 12 подключены к входам дифференциального тензомет- .рического усилителя 13, выход которого через компаратор 14 с регулируемым порогом срабатывания соединен с управляющим входом ключа 15, установленного между блоком 8 введения поправки и регистратором 9.

Блок 7 формирования поправки реализует формирование п сигналов поправки, определяемых искажениями электрического поля в конденсаторе 2 при наличии объекта 3:

.„ и.;. -fu;,, (О

0

0

5

5

0

где и

01

U: 1

напряжения на выходах блока 7 соответственно при отсутствии и при наличии объекта; 1,2,3,...,п номер измерительного канала (по числу датчиков). Блок 7 (фиг. 2) содержит каналы формирования поправки (п не менее 2), состоящие из электрометрического усилителя 16, к входу которого подключается датчик 6. Выход усилителя 16 подсоединен к входу дифференциального усилителя 17, выход которого является одним из п выходов блока 7 поправки и одновременно через измерительный усилитель 18 подключен к входу управляемого источника 19 напряжения через ключ 20. Выход управляемого источника 19 напряжения подсоединен к второму входу дифференциального усилителя 17. Управляющие вхоДы ключей 20 объединены и являются управляющим входом блока 7.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии объекта 3 измерения производится автоматическая подстройка каналов блока 7 формирования поправки. На каждом из п датчиков 6 отрабатывается сигнал, пропорциональный напряженности электрического поля в точке установки датчика. Усиленный электрометрическим усилителем 16 сигнал подается на вход дифференциального усилителя 17, напряжение на выходе которого измеряется с помощью измерительного усилителя 18 и через замкнутый ключ 20 подается на вход регулируемого источника 9 напряжения. Цепь представляет собой.звено автоматического регулирования первого порядка. Напряжение на втором входе дифференциального усилителя 17 изменяется до тех пор, пока выходное на- пряжение блока 7 (по каждому каналу формирования поправки) не достигнет нулевого значения. При этом совокупность поправок Ug; I - О и на блок 8 подается только напряжение с выхода

усилителя 5 тока. Ключ 15 в исходном состоянии замкнут и измеренное значение тока в. цепи генератор 1 - измерительный конденсатор 2 - усилитель 5 Toka подается на регистратор 9, Измеренное значение пропорционально емкости незаполненного измерительного конденсатора:

А kC,

(2)

где Ар - показание регистратора; k - постоянный коэффициент. В рабочем режиме в исходном состоянии генератор 1 отключен от cxeNa и питание на каналы блока 7 не подается (за исключением ключей 20). При помещении объекта 3 в измерительный конденсатор 2 на выходе тензометри- ческого усилителя появляется напряже ние, которое размыкает ключи 20. Включение генератора засинхронизировано с подачей напряжения на каналы блока 7 формирования поправки. В режиме измерения на первые входы дифференциальных усилителей 17 подается сигнал, пропорциональный напряженности поля в точке установки датчика 6 U; , где i 1 ,2, ... ,п - номер канала. На вторые входы дифференциального усилителя 17 каждого канала подаются напряжения с блоков 19, запомненные ими в режиме калибровки ШрЛ . Разность сигналов дает сово J пГ 1

купность сигналов поправок juU; которые подаются на соответствующие входы блока 8 введения поправок. На первый вход подается измеренное зна

чение, пропорциональное емкости заполненного конденсатора

L, kC,F(uU, ; uUj;...; Ди;uUj

(3)

где F;- функция, зависящая от формы

исследуемого объекта. Тогда оценка б получается в виде

а AL F(uU, ;

0

UU

2 9 5

4U;

uUj + 1

(A)

где a - постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей вьшолнения конденсатора.

I

Вид функциональной зависимости может быть определен или экспериментально, или решением электродинамической задачи для частично заполнен ного конденсатора.

При использовании в качестве объекта человека может быть использована зависимость вида

F ли,

зл /х,//уЛ/2,

ли„

512

LgH /xj/y.

II zj

(5)

LgH

)

где X, у, z - координаты помещения датчика при начальной точке отсчета L/2; g/2; Н/2; L, g, Н - геометрические размеры

конденсатора.

Наличие моторной активности при исследовании биологических объектов существенно влияет на результаты измерений и при превьппении сигналом диф- дифференциального усилителя 13 (регистрирующего моторную активность объекта) заданного значения на выходе порогового устройства появляется сигнал, размыкающий ключ 15. В этом случае измерение не производится.

Технико-экономический эффект изобретения выражается в улучщении точностных характеристик по сравнению с известным устройством и ускорении измерительной процедуры за счет опе- рации введения поправок.

Формула изобретения

1 . Устройство диэлькометрического контроля, содержащее измерительный конденсатор с закрепленным в нем устройством фиксации исследуемого объекта, генератор гармонического напря жения, усилитель тока, регистратор, причем генератор гармонического напряжения, измерительный конденсатор, усилитель тока и регистратор включены последовательно, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности измерений при исследовании объектов сложной формы, в него введены тензометрический датчик, .закрепленный на устройстве фиксации исследуемого объекта, тензометрический усилитель, п произвольно размещаемых в объеме конденсатора датчиков напряженности электрического поля, блок формирования поправки, блок введения поправки, причем тензометрический

датчик через тензометрический усилитель соединен с управляющим входом блока формирования поправки, сигнальные входы которого соединены с датчиками напряженности электрического поля, а выходы - с входами блока введения поправки, один из входов которого соединен с выходом усилителя тока, а выход - с регистратором.

2, Устройство по п. 1, о т л и - ч.ающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений путем устранения погрешностей при непроиз

вольных перемещениях объекта контроля, оно снабжено вторым тензометри- ческим датчиком, закрепленным на устройстве фиксации исследуемого объекта, дифференциальным усилителем, пороговым устройством и ключом, причем входы дифференциального усилителя соединены с тензодатчиками, выход - через пороговое устройство с управляющим входом ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом блока введения поправки, а выход - с регистратором.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использована для определения диэлектрических характеристик физических объектов. Целью изобретения является повышение точности измерений при исследовании объектов сложной формы. Устройство содержит измер ительный конденсатор, тензодатчики, датчики напряженности электрического поля, свободно размещаемые внутри измерительного ковденсатора, блок введения поправки, компаратор. Цель изобретения достигается за счет учета в процессе изме- рения возможной подвижности объекта и коррекции измерений по результатам измерения напряженности в нескольких точках измерительного конденсатора, характеризующих форму объекта. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л 00 4 О СО со

-jCZJ

Зпра&ляащий 8лод ,

-OJ-S

Риг.2

Составитель В. Немцев Редактор И. Николайчук Техред М.Ходанич Корректор И. Муска

Заказ 5115/42

Тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4