(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИКОВ
1
Изобретение относится к радиотехнике и может испо.г1ьзоваться для измерения диэлектрических параметров диэ.г1ектриков и полупроводников.
Известен автоматический измеритель параметров диэлектриков, содержащий сверхвысокочастотный генератор, пер-, вый и второй ферритовые венти.пи, первый и второй направленные ответви- , тели, аттенюатор, трансформатор полных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором, первый детектор соединенный через бло.к автоматической подстройки частоты с входом сверхвысокочастотного генератора, второй 15 детектор и индикатор 11.
Однако известный автоматический измеритель параметров диэлектриков имеет недостаточно высокое быстродействие
Цель изобретения - повышение быстродействия.
Для этого в автоматический измеритель параметров диэлектриков, содержащий сверхвысокочастотный генератор,25 первый и второй ферритовые вентили, первый и второй направленные ответвители, аттенюатор, трансформатор полных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором,первый деток-30
тор, соединенный через блок автоматической подстройки частоты с входом сверхвысокочастотного генератора, второй детектор и индикатор, введены б.пок преобразования частоты, содержащий последовательно соединенные, кварцевый генератор, генератор гармоник, сверхвысокочастотный смеситель и высокочастотный смеситель,к другому входу которого подключен перестраиваемый высокоч 1стотный генератор, блок преобразования напряжения в частоту, состоящий из соединенных последовательно дифференциального усилителя и управляемого генератора, и решающий 6.ЛОК,. содержащий счетчик импульсов , соединенный с устройством управления, на входы которого включены блоки, -Зсшаиацие коэффициенты
20 диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектриков, причем выход счетчика импульсов соединен с индикатором, а три других входа устройства управления соединены соответственно с выходами кварцевого генератора, высокочастотного смесителя :i управляемого генератора, при этом последовательно соединены сверхвысокочастотный генератор, первьдй ферритовый вентиль, первый нап767668
авленный ответаитель, аттенюатор, торой направленный отнетвитёль и рансформатор полных сопротивлений, ыход измерительного резонатора чеез второй ферритовый вентиль подклюён к входу первого., детектора, друой выход которого соединен с первым ходом дифференциального усилителя второй вход которого через второй детектор соединен с другим плечом второго направленного отввтвителя, а другое плечо перво.го направленного ответви теля соединено с другим входом сверхвысокочастотного смесителя.
На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного автоматического измерителя.
Автоматический измеритель параметров диэлектриков.содержит сверхвысокочастотный генератор 1, первый 2 и второй 3 ферритовые вентили г первый 4 и второй 5 направленные ответвители, трансформатор 6 полных сопротивлений, измерительный резонатор 7, аттенюатор 8, первый 9 и второй 10 детекторы, блок 11 автоматической подстройки частоты, блок 12 преобразования частоты, состоящий из кварцевого генератора 13, генератора 14 гармоник, сверхвысокочастотг ного смесителя 15, высокочартотного смесителя 16 и перестраиваемого высокочастотного генератора 17, блок 18 преобразования ;напряжения в частоту, состоящий из дифференциального усили теля 19 и управляемого генератора 20, решающий блок 21, состоящий из устройства 22 управления, блока 23 задающего коэффициент диэлектрической проницаемости, блока 24 задакщего коэффицйёнт тангенса угла потерь диэлектриков и счетчика 25 импульсов, и индикатор 26.
Автоматический измеритель параметров диэлектриков работает следующим образом.
Мощность с выхода сверхвысокочастотного генератора 1 через последовательно соединенные первый, ферритовый вентиль 2, первый направленный от- . ветвитель 4, аттенюатор 8, второй направленный ответвитель 5 и трансформатор 6 подается на измерительный резонатор 7, а затем через второй ферритовый вентиль 3 - на первый детектор 9, с выхода которого сигнал поступает на вход блока 11, с помощью которого частота сверхвысокочастотного генератора 1 поддерживается равной резонансной частоте измерительного
рёэонатора 7.
В блоке 12 сигнал с кварцевого генератора 13 подается на генератор 14, из спектра которого выделяется частота, наиболее близкая к. частоте сверхвысокочастотного генератора 1. Сигнал с генератора 14 подаётся на сверхвысокочастотныЯ смеситель 15, на второй вход которого чере.з первый направленный ответвитель 4 подан сигнал сверхвысокочастотного генератора 1.
На выходе сверхвысокочастотного смесителя 15 выделйется сигнал раз..ностной частоты f ч.к- подается на высокочастотный смеситель 16, наличие которого связано с необходимостью получения начальной разности частот, подлежащей дальнейшему преобразованию до значения, близкого к нулю.
Введение в измерительный резонатор 7 исследуемого образца (жидкости, стержни, диски и т.д.) в зависимости от выбранного типа резонатора приводит к изменению частоты св1ерхвысокочастотного генератора 1 на приращение uf - fp - fj, функционально связанное с диэлектрической проницаемостью t) измеряемого образца.
Соответственно на выходе высокочастотного смесителя. 16 устанавливается сигн&л частоты , который постпает в устройство 22 решающего блока 21. ...
В режиме измерения диэлектрической проницаемости S в устройстве 22 осуществляется решение уравнения связи . и л. -pj, при этом коэффициент диэлектрической проницаемости ( К gi ) устанавливается в соответствии с заданными, размерами измеряемого образца и используемого измерительного резонатора 7, Результат решения, численно равный измеряемому значению Е , записывается в счетчике 25 и индицируется на цифровом табло индикатора 26 непосредственно в единицах б . Сверхвь1сокрчастотный сигнал с выхода второго направленного ответвителя 5 подается на второй детектор 10, а затем - на вход дифференциального усилителя 19. На другой вход дифференциального усилителя 19 подается напряжение с первого детектора 9, пропорциональное мощности, прошедшей через измерительный резонатор 7.
Выходное напряжение дифференциального усилителя 19 с помощью управляемого генератора 20 преобразуется в частоту, значение которой функционально связано с проходящей через измерительный резонатор 7 мощностью .
Одновременно на выходе управляемого генератора 20 изменяется частота, соответствующая изменению мощности измерительного резонатора 7, которая в свою очередь функционально связана с тангенсом угла потерь диэлектриков (.-tg-cf) измеряемого образца.
В режиме измерения igd в устройстве 22 реализуется уравнение связи -Ьо-сУ с частотой, снимаемой с выхода упргшляемого генератора 20. Эта частота определяется величиной, пропорциональной ig-d измеряемого образ-. да. Коэффициент тангенса угла поте{эь
