Устройство для измерения водосодержания в испытываемом образце Советский патент 1976 года по МПК G01N27/22 

ного контура, причем г обозначает внутреннее сопротивление (вакуумной) электронной лампы, - эквивалентное параллельное сопротивление, которое представляет собой потери в этом резонансном контуре, при этом соблюдается неравенство . Символы io-lx-bi-Ci обозначают компоненты, образующие последовательную настраивающую цепь. Высокочастотный коаксиальный кабель включается между 1х и Li, так что измерительная секция в рассматриваемой измерительной цепи может свободно переноситься куда угодно. Переменный конденсатор Се подключается в параллель в точке соединения между 1х и LI, который также включает в себя распределенную емкость кабеля.

На фиг. 2 показана эквивалентная схема измерения полной схемы, представленной на фиг. 1, где Ср дается выражением

г

С

Р- .C, -

где (О - угловая частота генератора OSC.

Когда эта цепь настроена путем регулирования значений Ci, а именно Ср и Се, высокочастотный ток /х, текущий через измерительную цепь, показанную на фиг. 1, будет равен / / i+-i(,)2 где е - напряжение, подаваемое на измерительную цепь, R - активное сопротивление катушек в детектирующей секции и TI-активное сопротивление измерительной секции. Соответственно е- : шЖ,/, - - Ri + r,(,CeY Если ток высокой частоты, текущий через индуктивность LO параллельного резонансного контура в генераторе 05С обозначить через /о, то электродвижущая сила е, наведенная в измерительной цепи, выражается как е шМо/о, также , отсюда /о - - справедливо при условии со/о г , где RI + /-1 (1 - ,) и MO - коэффициент взаимоиндукции между во и /о. Если г переводится в активное сопротивление Rp, которое подключено параллельно с /о и Со, то Кр запишется выражением: / -|- {/,+г, (,С,)}. (4) Если эквивалентное параллельное сопротивление параллельной резонансной цепи (контура) обозначить через Ro, при условии, что , то во выражается как e, ,, Л.(5) / -f rplR р

Подставляя выражение (4) для Rp в выражение (5), получаем

е е У + ()) ifl («1 + ri{f- liC,)} + Соответственно

гgp

Jo -г-

ш/,0

(,)-gs.

со 2 {;, + ;., (/ ,С,)} + вр шЖ,/„;

е шЖо/о;

е озЖо/„.

Из выражений (3) и (7) мы получаем:

i MzMoLoes

Ll{Rt+ri{f- 4,Ce)}+Mlrp

Предположим теперь, что значения М Се соответствующим образом регулирую чтобы удовлетворять следующему соощению

М1гр Ll {/, +/-,(/- ,С,)}.

Тогда , + г,(,СЛ. Из сравнения последнего выражения с выражением (4) следует, что . В то же самое время с учетом последнего выражения, выражение (8) может быть упрощено M Lte-s (80 Выражение (8), показывает, что Г не является аргументом e. Выражение (6) может быть также упрощено:M,L,{R, + ri(,C, . (b) Поскольку между векторами вр и вх существует фазовая разность в 90° и напряжение вр приложено к центральному выводу вторичной обмотки трансформатора, который создает напряжение е, когда детектор или фазовый дискриминатор, представленный на фиг. 3, имеет квадратичную характеристику, и если в обозначает угол девиации фазы вх вследствие АСр, выходной ток /д фазового дискриминатора будет /д z tan в,(10) где /С - постоянная детектирования, а tan 6 дается выражением tanQ ш (С, + Ср) {Rt + ri (I- ,С)} Из формулы (1) ДОр выражается как ДС ACi р (/-fflV iC,) Следовательно, девиация (отклонение) фазы е.г вследствие маленького изменения Ci конденсатора Ci становится (anQ «(C, + Cp){Ri + r.(,) (/-c.2L,C,) Подставив сюда значения С из выражения (1) получим tort е . 4- - ( Ri+ri(I t-iJ Из выражения для условия настройки . (с,+ )--:./ VI-tffLiCi i МОЖНО получить следующее /+|(/-ЛА)- .-. 1I-и /iCe Поэтому выражение для в может быть преобразовано , f.(/-cuV,Ce)-ACi,.0, tan 9 . (12) «С (R, + г, (/- ,с,) Подставляя выражения (6), (8) и (12) в выражение (10) для тока /д , мы получаем , M,(,Ce) /д 4Л Из выражения (13) ясно, что выходной ток /д прямо пропорционален изменению емкости ACi и не связан с членом математического выражения, который представляет собой потери в настраивающейся цепи. Когда С и RX (фиг. 1), которые представляют собой испытываемый образец, подсоединяются к схеме замыканием ключа S, индикатор фазового дискриминатора отклоняется в соответствии с током 1 аСх, н это показание не будет зависеть от значения RX. Поэтому описанный прибор можно использовать как измеритель емкости с непосредственным отсчетом, на который не оказывает влияния резистивная компонента испытываемого образца, как это видно из выражения (13), когда параметры цепи MO и Се подрегулированы так, что удовлетворяется условие уравнения (9). В случае практических измерений последовательное сопротивление Гх, которое эквивалентно сопротивлению RX испытываемого образца, подключенного параллельно переменному конденсатору Сь представляется как LClR, Следовательно, общее значение сопротивления (активного) Г( измерительной секции получается как сумма rt , так что необходимо подставить rt вместо TI в выражение (9). Формула изобретения Устройство для измерения водосодержания в испытываемом образце, содержащее высокочастотный генератор, измерительную секцию и фазовый дискриминатор, отличающийся тем, что, с целью уменьщения влияНИН эквивалентного сопротивления испытываемого образца на результат измере ния, в нем измерительная секция выпол иена в виде последовательного контура, oi разованного индуктивностью и конденсате ром переменной емкости, к которому пь раллельно подключен испытываемый обрй зец, и цепи, состоящей из последовател но соединенной с резонансным контуром к тушки связи, связанной с катущкой индук тивности параллельного резонансного контура высокочастотного генератора, первичной обмотки трансформатора фазового дискриминатора, параллельно которой нодключен второй конденсатор переменной емкости, при этом параметры высокочастотного генератора и измерительной цепи удовлетворяют следующему условию: + . где RI - активпое сопротивление катущек цепи измерительной секции, Гр - внутреннее сопротивление источника генератора, LO - индуктивность колебательного контура высокочастотного генератора, MO - коэффициент взаимной индуктивности, Г( - активное сопротивление измерительной секции, со - угловая частота генератора, 1 - сумма индуктивностей первичной обмотки трансформатора генератора и первичной обмотки трансформатора высокочастотного фазового дискриминатора, Се - емкость неременного конденсатора.

Z,.7r г о /, т

г

v.-n

ел Тех

I Xf

gc

щи

т ft

-П.-:

0г/г,/

//v RI

v w/ jll-M lfCe) /

9 и г. г

7

г/г.г