Измеритель электропроводности Советский патент 1991 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электропроводности сред и материалов

Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема измерителя электропроводности, на фиг.2 - принципиальная схема измерительного автогенератора; на фиг.З - блок-схема блока автоматического выбора диапазона измерений (АВДИ); на фиг.4 - принципиальная схема блока АВДИ; на фиг.5 - схема подключения реверсивного счетчика.

Измеритель электропроводности содержит (фиг.1) измерительный автогенератор 1, включающий первый генератор 2 и первый вихретоковый датчик 3, опорный автогенератор 4, включающий второй генератор 5 и второй вихретоковый датчик 6, два частотных детектора 7 и 8, формирователь импульсов 9, компаратор частот 10, реверсивный счетчик 11, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 12, два амплитудных детектора 13 и 14, блок автоматического выбора диапазона измерений 15, электронный

о

з

с

N3 00

ключ 16, блок управления 17, счетчик 18, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, накапливающий сумматор 20, регистр 21, преобразователь двоичного в двоично- десятичный код 22, цифровой индикатор 23, блок цифровой обработки измеряемого сигнала 24.

Измерительный автогенератор 1 выполнен (фиг.2) на транзисторе 25 и содержит управляющий резистор 26, транзистор 27, конденсатор 28, цепочку автоматического смещения, состоящую из резистора 29 и конденсатора 30, переходный конденсатор 31, колебательный контур, содержащий индуктивный датчик, конденсатор 32, варикап 33, а также резистивно-индуктивную цепочку управления, состоящую из резистора 34 и катушки индуктивности 35.

Блок АВДИ состоит (фиг.3,4) из масштабирующего устройства 36, содержащего де- литель напряжения 37, магнитоуправляемые контакты 38 (МУК), эмиттерный повторитель 39, и блока определения диапазона 40, содержащего схему логики И 41, счетчик 42. дешифратор 43, сравнивающего устройства 44, а также схемы логики ИЛИ 45.

Измеритель работает следующим образом.

Измеряемая величина электропроводности воздействует на индуктивный датчик 3. При этом изменяется частота и амплитуда измерительного автогенератора 1. Эти величины выделяются соответственно амплитудным 13 и частотным 7 детекторами. Сигнал опорного автогенератора 4 поступа- ет на формирователь импульсов 9 и амплитудный 14 и частотный 8 детекторы. Выходные сигналы с детекторов 7 и 8, соответственно измеряемого и опорного, поступают на входы компаратора частот 10. выходной сигнал сравнения с которого поступает на реверсивный счетчик 11. Счетчик 11 начинает суммировать, либо вычитать, в зависимости от состояния выхода компаратора 10. Этот сигнал является разрешаю- щим для прохождения счетных сигналов от формирователя импульсов 9, поступающих на счетные входы реверсивного счетчика 11 (схема подключения реверсивного счетчика показана на фиг.5). В результате этого изменится код на выходе реверсивного счетчика 11, который попадает на вход ЦАП 12. Изме- нение сигнала на выходе ЦАП 12 воздействует на управляющий элемент измерительного автогенератора 1, осуществляя коррекцию схемы по частоте.

Выходной сигнал детекторов 13 и 14 поступает на входы блока АВДИ 15 в качестве измеряемого и опорного. В масштабирующем устройстве 36 применен делитель

напряжения 37, выполненный, например, на прецизионных печатных резисторах. Коммутация пределов измерения осуществляется магнитоуправляемыми контактами 38. Перед началом измерения счетчик 42 обращен в нулевое состояние и дешифратор 43 поддерживает реле Р4 МУК 38 в замкнутом положении. Поэтому в исходном состоянии подключен делитель с максимальным коэффициентом деления. Такой режим уменьшает вероятность перегрузки входных цепей измерительного прибора. Сравнивающее устройство 44 сравнивает входной сигнал 1)х с опорным U0, которое выбирается из условия U0 0,1 Unp, где Unp - предельное напряжение АЦП 19. Если входной сигнал делителя больше опорного kUx U0. то сравнивающее устройство 44 удерживает схему И 41 в закрытом состоянии и дает команду АЦП 19 на преобразование поступившего сигнала. Если kUx U0, то сравнивающее устройство 44 открывает схему И 41 и тактовый импульс от формирователя 9 изменяет состояние счетчика 42. При этом дешифратор 43 отключает максимальный предел и подключает следующий по значимости. На новом пределе операции повторяются до тех пор, пока не получится неравенство kUx U0, при котором произойдет преобразование сигнала в код. При условии, что все пределы будут найдены, а неравенство kUx U0 не наступит, устройство принудительно остается на самом чувствительном пределе измерения. Для этого высокий потенциал третьей шины дешифратора 43 закрывает схему И 41 и через элемент ИЛИ 45 дает разрешение на преобразование сигнала в код.

Попав в нужный диапазон измерений, блок АВДИ 15 дает одновременно разрешающий сигнал на АЦП 19 для преобразования в код и на блок управления 17, который начинает генерировать импульсы заданной длительности, поступающие на счетчик 18. Счетчик 18 отсчитывает 16 поступающих импульсов, которые соответственно закрывают и открывают электронный ключ 16, Семнадцатый пришедший импульс сбросит счетчик 18 в нулевое состояние, тем самым подавая сигнал блоку управления 17 на прекращение работы. Таким образом,закрываясь и открываясь, ключ 16 пропустит измеряемый сигнал, осуществляя 16 измерений, которые преобразуются в уже получившем на это разрешение АЦП 19. Коды измеряемых сигналов суммируются в накапливающем сумматоре 20 и результат с учетом переносов заносится в регистр 21, имеющий большую разрядность для обеспечения точности. Учитывая, что для деления на 16, т.е. для получения усредненного результата, нужно перенести запятую на 4 разряда влево, то, зная количество измерений, нетрудно определить положение запятой при делении. Код с регистра поступает на преобразователь 22, который преобразует двоичный в десятичный код с учетом запятой и результат измерения высвечивается на цифровом индикаторе 21 в удобной для восприятия форме

Формула изобретения Измеритель электропроводности, содержащий измерительный автогенератор с вихретоковым датчиком, опорный автогенератор с вихретоковым датчиком, два амплитудных детектора, блок управления, блок индикации и блок автоматического выбора диапазона измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерений, в него введены два частотных детектора, компаратор частот, формирователь прямоугольных импульсов, цифроаналоговый преобразователь, блок цифровой обработки измеряемого сигнала, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с третьим входом блока автоматического выбора диапазона измерений и выходом формирователя прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом опорного автогенератора с вихретоковым датчиком, с входами второго частотного детектора и второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока автоматического выбора диапазона измерений, первый вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом измерительного автогенератора с вихретоковым датчиком и входом первого частотного детектора, выход которого соединен с первым входом компаратора частот, второй вход которого соединен с выходом второго частотного детектора, группа выходов компаратора частот соединена с информационным входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с

входом цифроаналогового преобразовате- ля, выход которого соединен с управляющимвходомизмерительногоавтогенератора с вихретоковым датчиком, выход блока управления соединен с первым входом блока цифровой обработки измеря- емого сигнала, выход которого соединен с вторым входом блока управления, первый вход которого соединен с первым выходом блока автоматического выбора диапазона измерений, второй и третий выходы которо- го соединены с вторым и третьим входами блока цифровой обработки измеряемого сигнала, выход индикации которого соединен с входом блока индикации.

2Измеритель поп.1,отличающий- с я тем. что вихретоковый датчик опорного

автогенератора расположен в изолированном корпусе для помещения объекта с заранее известными параметрами электропроводности.

3Измеритель по п.1. о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что блок цифровой обработки измеряемого сигнала содержит счетчик, электронный ключ, аналого-цифровой преобразователь, накапливающий сумматор, регистр, преобразователь двоичного

кода в двоичнодесятичный, выходы которого являются идикаторным выходом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, входы преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный соединены с выходами

регистра, входы которых соединены с выходами накапливающего сумматора, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является

третьим входом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя через электронный ключ является вторым входом блока цифровой обработки измеряемого

сигнала, управляющий вход электронного ключа соединен с выходом счетчика, вход которого является первым входом блока цифровой обработки измеряемого сигнала, выход счетчика является выходом блока цифровой обработки измеряемого сигнала.

Изобретение относится к технике измерений электропроводности и может быть использовано для измерения параметров электропроводности различных сред и веществ. Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости измерений. Измеритель электропроводности содержит измерительный автогенератор 1, включающий первый генератор 3 и первый вихретоковый датчик 5, опорный автогенератор 2, включающий второй генератор 4 и второй вихретоковый датчик 6, первый 13 и второй 14 амплитудные детекторы, блок автоматического выбора диапазона измерений 15, блок управления 17, блок индикации 23. Введение в измеритель электропроводности первого 7 и второго 8 частотных детекторов, формирователя 9 прямоугольных импульсов, компаратора частот 10, реверсивного счетчика 11, цифроаналогового преобразователя 12 и блока цифровой обработки измеряемого сигнала позволяет повысить точность измерений и помехоустойчивость, а также дифференцировать различные материалы, вещества и среды по величине электропроводности, при использовании их в технологических процессах. 5 ил.

фиг. I

Л

0/лЦАШ 35

Отде

текто

От фор

мироВа теля

Фиг.З

КЛЦЛ6У

От 9

Опт 10

Фиг. 5

СГ

}

НЦАПи