Способ измерения диэлектрической проницаемости Советский патент 1980 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться для иссле дования и контроля жидких и твердых диэлект риков. Известен способ определения диэлектрической проницаемости веществ, основанный на измерении изменения амплитуды переменного- напряжения на колебательном ЬС-конт)фе с емкостным датчиком, пропорционального изменению емкости датчика после заполнения его исследуемым веществом 1. Стабильное по амплитуде напряжение с генератора постоянной частоты через сопротивление связи подают на колебательный контур, состоящи из фиксированной индуктивности и емкостного датчика, включенных последовательно или параллельно. Резонансный контур настраивает таКИМ образом, что начало отсчета находится -иа верхней точке линейного участка резонансной кривой при пустой ячейке, если частота резонансного, контура ниже частоты генератора, или на нижней точке Л1шейного участка, если частота резонансного контура выше частоты генератора. Тогда при заполнении дагчика анализируемым веществом его емкость увеличивается пропорционально диэлектрической проницаемости, и напряжение на контуре изменяется на соответствующую ве/шчину. Однако известный способ пригоден только для исследования веществ с очень малыми диэлектрическими потерями и проводимостью, угасток резонансной кривой, на котором можно считать изменение напряжения на контуре линейной функцией емкости, ограничен, и длина его зависит or допустимой погреишости на нелинейность преобразования. Целью изобретеиия является повышение точности измерения. Это достигается тем, что подключают параллельно емкостному датчику вспомогательный конденсатор, которым осуществляют низкочастотную параметрическую модуляцию в контуре, и измеряют амплитуду низкочастотной огибающей высокочастотного напряжения на резонансном контуре до и после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом, а диэлсктркческую проницаемость исследуемого вещества определяют по формуле с- /U-z ил , .-- iuf-uf-l b о где Ui - амплитуда низкочастотной огибающей на резонансном контуре до заполнения емкостного датчика исследуемым веществом;U2 - амплитуда низкочастотной .огибающей на резонансном контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом;Da - амплитуда высокочастотного напряжения на резонансном контуре до заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; U4 - амплитуда высокочастотного напряжения на резонансном контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; m - коэффициент пропорциональности На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения; на фиг. 2 - резонансная характеркс тика измерительного контура, иллюстрирующая предлагаемый способ измерения. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, сопротивление связи 2 (в общем случае это последовательно включенные внутреннее сопротивление ген ератора RJ и реактивное сопро -тивление связи Х,) , измерительный контур 3, состоящий из катушки индуктивности 4 и емкостного датчика 5, модулятор 6, управляющий вспомогательным конденсатором i 7, амплитудный детектор 8, демодулятор 9, аналого-цифровые преобразователи 10 и 11. С высокочастотного генератора 1 через сопротивление связи 2 подают напряжение постоянной частоты на измерительный контур 3. Измеряют амплитуду напряжения на измерительном кдатуре 3 посредством амплитудного детектора 8, после чего осуществляют параметрическую модуЛЯЩ1Ю в измерительном контуре 3 посредством модулятора 6. который управляет вспомогательным конденсатором 1: Амплитудно модулированное высокочастотное напряжение с измерител него контура подается на демодулятор 9, выделяющий t низкочастотную огибающую. НапряжеВИЯ с выхода амплитудного детектора 8 и демодулятора 9 поступают на соответствующие аналого-цифровые преобразоватёМ Ю, 11. Эатем контур 3 заполняют исследуемым веществом и измеряют сначала амплитуду напряжения на измерительном контуре 3, а затем, после осуществления параметрической модуляции, измеряют низкочастотную огибающую. Ф о р мула изобре те н и я Способ измерения диэлектрической проницаемости, основанный на подаче высокочастотного, напряжения на резонансный контур, образованный катушкой индуктивности и емкостньЛи датчиком,- и измерении амплитуды высокочастотного напряжения на резонансном контуре до и после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, подключают параллельно емкостному датчику вспомогательный конденсатор, которым осуществляют низкочастотную параметрическую модуляцию в контуре, и измеряют амплитуду низкочастотной огибающей вырокочастотного напряжения на резонансном контуре до и после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом, а диэлектрическую проницаемость исследуемого вещества определяют /Uj и по формуле е m Ь J где Uj - амплитуда низкочастотной огибающей на резонансном контуре до заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; Uj - амплитуда низкочастотной огибающей на резонансном контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; - амплитуда высокочастотного напр жения на резонансном контуре до заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; U4 - амплитуда высокочастотного напряжения на резонансном: контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом;m - коэффициент .пропорциональности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Journal of chromotography, 1971, № 54, p. 357-366.

3Z7

: г4