Сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей Советский патент 1979 года по МПК G01N23/24 

(54) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике. Известен сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей, со держащий генератор, соединенный с первым входом объемного резонатора, первый выход которого соединен с пер вым детектором, и второй детектор, при этом выходы детекторов соединены с индикатором . Однако этот сверхвысокочастотный ивмеритель не обеспечивает высокой точности измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Для Этого в сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей, содержащий генератор, соединенный с первым входом объемного резонатора, первый выход которого соединен с пер вым детектором, и второй детектор, при этом выходы детекторов соединены с индикатором, введены умножитель частоты и блок автоматической по;дстройки частоты, причем умножитель час тоты подключен к второму выходу гене ратора и соединен с вторым входом объемного резонатора,второй выход ко торого соединен с вторым детектором а блок автоматической подстройки час тоты включен между входом генератора и выходом второго детектора. На чертеже приведена функциональная схема сверхвысокочастотного измерителя. Сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей содержит генератор 1,: соединенный с первым входом объемного резонатора 2, первый выход которого соединен с первым детектором 3,второй детектор 4, выход которого и выход первого детектора 3 соединены с индикатором 5, умножитель 6 частоты и блок 7 айтоматической подстройки частоты, причем умножитель 6 частоты подключен к втброму выходу генератора 1 и соединен с вторым входом объемного резонатора 2, второй выход которого соединен с вторым детектором 4,а блок 7 автоматической подстройки частоты включен между входом генератора 1 .и выходом второго детектора 4. Сверхвысокочастотный измеритель работает следующим образом. Мощность генератора 1, имеющего рабочую частоту н , одновременно по- дается на умножитель 6.частоты,на Йи на объемный резонатор 2, возбуждая в нем частоту 1ц . С целью непрерывHoro поддержания равенства частот генератора 1 и резонатора 2 используется блок 7 автоматической подстройки частоты. Напряжение с выхода умножителя 6 частоты подается на тот же объемный резонатор 2, возбуждая в нем колебания с частотой niH. Сигналы частот{н детектируются детекторами 4 и 3, а затем подаются на индикатор 5.

В случае, если в исследуемом неществе нет полярных примесей, частоты генератора 1 и умножителя 6 совпадают с соответствующими частотаУШ ip и nip объемного резонатора 2, снимаемых с его выходов, поскольку диэлектрическая проницаемость Е сохраняется постоянной на частотах от in до т1 н ,

При наличии в исследуемом веществе полярных примесей на частотах н ип1н генератора 1 и умножителя 6 частоты диэлектрическая проницаемость проявляет дисперсию. Поэтому, если предварительно установить равенство частотыfн генератора 1 и частотыfp объемного, например коаксиального,

С резонатора 2, равной .-р

где е - скорость света, - длина объемного резонатора 2,Ен - диэлектрическая проницаемость исследуемого вещества на нижней частоте in , то для верхней частоты и {ц будет иметь место неравенство частотп1нип{р умножителя б частоты и объемного резонапС

т гдеЕЬ - дитора 2, т..е..

2efEb

электрическая проницаемость исследуемого вещества на верхней частотеп1н.

Отклонение частоты п1н умножителя б частоты hip объемного резонатора 2 является количественной мерой содержания полярных примесей в исследуемом веществе.

Преобразование частотной разности в концентрацию осуществляется непосредственно на резонансной крибой объемного резонатора 2 по отношению к возбуждаемой в этом объемном резонаторе 2 частотеп н умножителя 6 частоты, т.е. при отсутствии полярных примесей (когдаЕ-СОПв1в частотном диапазоне н - nin ) напряжения ,на дефлекторах 3, 4 выравниваются.

причем напряжение на детекторе 4 сохраняется всегда постоянным, а при изменении Б , связанным с наличием полярных примесей в веществе, на детекторе 3 напряжение определяется отклонением резонансной частоты nip от частоты п{н умножителя 6 (или от частоты объемного резонатора 2 при отсутствии дисперсии Е ).

Для заданных исследуемых веществ основного и примесного компонентов

концентрация «и полярных примесей определяется по формуле П kYitf, где К - постоянная сверхвыйокочастотного измерителя,Аи - показание индикатора 5, равное разности напряжений с первого и второго детекторов 3 и 4.

Использование одного объемного резонатора 2 и сравнение в нем диэлектрических свойств веществ одновременно на двух кратных частотах

приводит к автоматической температур ной компенсаций, т.е. независимости выходного сигнала сверхвысокочастотного измерителя от температуры исследуемого вещества и окружающей среды, это повшнает точность измерений.

Формула изобретения

Сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей, содержащий генератор, соединенный с первым входом объемного резонатора, первый выход которого соединен с первым детектором, и второй детектор, при этом выходы детекторов соединены с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повьлиения точности измерений, в него введены умножитель

частоты, подключенный к второму выходу генератора и соединенный с вторым входом объемного резонатора, второй выход которого соединен с вторым детектором, а блок автоматической подстройки частоты - включен между ВХОДСИ4 генератора и выходом второго детектора,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Касти и Роберте, СВЧ-прибор для непрерывного контроля содержания воды в сырой нефти . ТИИЭР, т.62, 1, 1974, Q.128.