УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕЩЕСТВ Советский патент 1971 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для определения физико-химических характеристик веществ, преимущественно влал ности, по их диэлектрической постоянной.

Известны устройства указанного назначения, содержащие емкостный датчик, систему возбуждаемого на резонансной частоте колебательного контура, цепь для подключения к ней датчика и узел индикации. Однако такие устройства не обеспечивают достаточиой точности измерений при комплексном изменении резистивных параметров контролируемого вещества. Кроме того, эти устройства сложны в наладке и контроле нестабильности электрических параметров линии.

Отличие предлагаемого устройства состоит в том, что оно снабжено включенным параллельно датчику в цепь для подключения датчика к колебательному контуру компенсирующим звеном, выполненным в виде двухстороннего ограничителя, соединенного последовательно с соиротивлеиием. Это позволяет повысить точность измерений при комплексном изменении резистивных параметров контролируемого вещества, а также упростить налаживание устройства.

через дистанционно управляемый нормально замкнутый выключатель.

На чертеже показана принципиальная схема одного из возможных вариантов устройства,

предназначенного для измерения концентрации щуги.

Диэлектрический датчик Де посредством электрической линии Л включен в систему возбуждаемого при помощи транзистора Г рабочего резонансного контура L, С, Ск через дистанционно управляемый магнитным потоком обмотки W выключатель Я. Датчик защунтирован двухсторонним ограничителем, выполненным из встречно включенных обращенных тунельных диодов Д, включенных последовательно с сопротивлением в виде конденсатора Сш, что позволяет снизить погрешность, вызываемую переменными поляризационными потерями, характерными для щуги. Транзистор Т связан с рабочим контуром через туннельный диод Дт, обеспечивающими работу устройства в щироком диапазоне изигенения проводимости датчика Де, и .нагружен на измерительный прибор И через систему частотного дискриминатора L, Сд, Q, Д-, Дз. При этом прибор И одновременно служит дл измерения концентрации щуги в следящем режиме и контроля напряжения на туннельном диоде Дт, подаваемого через резистор у, вепри введении датчика в свободную от шуги воду и установке измерительного конденсатора С на минимальную емкость прибор И дает максимальное показание. Измерения в разовом режиме, повышающем их точность при зависимости диэлектрических параметров шуги от частоты, производятся путем соответствующего изменения емкости измерительного конденсатора С, шкала которого оттарирована в измеряемых единицах, причем прибор И в этом случае служит для индикации момента достижений заданной частоты сигнала измерительного автогенератора. Питание устройства производится от элемента , при этом напряжение на туннельном диоде устанавливается при помощи резистора у и стабилизируется включенным в прямом направлении кремниевым диодом Де. Поскольку диэлектрическая проницаемость щуги однозначно определяется соотношением жидкой :И твердой фаз, то при вводе датчика в шугу частота рабочего контура L, Де, С, Ск изменяется в соответствии с концентрацией шуги. Уменьшение влияния на точность измерения переменных поляризационных потерь, наиболее характерных для шуги, осуществляется благодаря изменению фазовой характеристики комненоирующего звена Д, Д, Сш при воздействии на него снимаемым с датчика сигналом, уровень которого зависит от величины этих потерь. В результате происходящей при этом компенсации изменения фазы поляризующего щуговую пробу электрического поля датчика стабилизируются условия измерений и, следовательно, повышается их точность. Для эффективной работы компенсирующего звена необходимо, чтобы суммирующие пороговое напряжение диодов Д не превышало амплитудного значения напряжения на звене при максимальном значении электрических потерь контролируемого вещества. Если одной из переменных составляющих полной проводимости щуги является сквозная резистивная проводимость, то повышение точности измереНИИ достигается шунтированием конденсатора Сщ резистором (на чертеже не показан). Подключение компенсирующего звена непосредственно к датчику Де стабилизирует нагрузку электрической линии Л, а также обеспечивает постоянство его температуры, в связи с чем повышается точность дистанционных измерений. Компенсация изменения электрических параметров линии, происходящего под возденет вием, например, переменной температуры окружающей среды, осуществляется путем соответствующей установки емкости корректирующего конденсатора Ск при введении датчика в свободную от щуги воду. Подключение компенсирующего звена к датчику посредством дистанционного управляемого выключателя Я позволяет осуществлять контроль электрических параметров линии в случае стационарной установки датчика. При этом управляющая обмотка W выключателя Н, в качестве которого эффективно работает нормально разомкнутый малогабаритный геркон, совместно с резистором у образует делитель, с которого снимается напряжение питания туннельного диода Дт, а дроссель Дз устраняет щунтирование рабочего контура цепями питания. Контроль электрических параметров линии производится при переводе переключателя Я из положения / в положение 2. При этом управляющая обмотка W геркона обесточивается, геркон размыкается, а к противоположному концу линии подключается цепь, состоящая из резистора и конденсатора Сэ, величины которых выбраны такими, что при номинальном значении электрических параметров линии частота измерительного генератора после подключения этой цепи к рабочему контуру вместо датчика Де и балансирующего изменение его емкости измерительного конденсатора С не изменяется. В противном случае электрические параметры линии корректируются также при помощи конденсатора Ск. Небольшие габариты и экономичное питание делают устройство пригодным для применения в полевых условиях. Предмет изобретения 1. Устройство для определения физико-химических характеристик веществ, преимущественно влажности, по их диэлектрической постоянной, содержащее емкостный датчик, систему возбуждаемого на резонансной частоте колебательного контура, цепь для подключения к ней датчика и узел индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений при комплексном изменении резистиеных параметров контролируемого вещества, а также упрощения налаживания устройства, последнее снабжено включенным параллельно датчику в цепь для подключения датчика к колебательному контуру компенсирующим звеном, выполненным в виде двухстороннего ограничителя, соединенного последовательно с сопротивлением. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью облегчения контроля нестабильности электрических параметров линии, компенсирующее звено подключено к датчику через дистанционно управляемый нормально замкнутый выключатель.

4е