Диэлькометр Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 G01N23/24 

(54) ДИЭЛЬКОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения концентрации жидких или газообразных смесей или для контроля диэлектрических свойств веществ любого агрегатного состояния. Известно устройство для измерения влгшности материалов, содержащее емкостной датчик, включенный в измерительную компенсацидную схему. В этом устройстве изменение емкости датчика при заполнении его материалом компенсируется управляемой полупроводниковой емкостью, по значению приращения которой судят о параметра исследуемого вещества 1. Недостатком известного устройства являются сравнительно узкие функциональные возможности, так как в них контроль исследуемого материала осуществляется только по значению диэлектрической проницаемости. Известно также устройство, содержащее генератор сверхвысокой частоты генератор пилообразного напряжения, эталонный и измерительный резонансные узлы, детекторы для выделения эт лонного и измерительного резонансных импульсов, импульсные дифференциаторы,. усилители, В каждый из каналов, эталонный и измерительный, введен триггер, запуск которого осуществляется соответствующим продифференцированным резонансным импульсом, а для выбора устройства состояния триггеров служит дополнительный дифференциатор пилообразных импульсов12. Однако в известном приборе высокая точность контроля возможна при достаточно острой форме резонансных импульсов, что достижимо при исследовании веществ с относительно малыми потерями. Поэтому такой прибор практически неприменим для использования при исследовании диэлектриков с большим уровнем потерь, так как получаются сравнительно плоские резонансные импульсы, и точность измерений оказывается низкой. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, т.е. повышение точности измерений при исследовании веществ с большими потерями. Поставленная цель достигается тем, что в диэлькометр, содержащий генератор качающейся частоты, разветвитель. два канала - эталонный и измерительный - выделения сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных резонансного узла, детек тора, предусилителя, а также дифференциатора, блок индикации изменения диэлектрической проницаемости, состоящий из триггера, источника смещет ния, переключателя, индикатора, и бл индикации изменения диэлектрических потерь, состоящий из двух триггеровформирователей, дифференциального усилителя, индикатора, в каналы выделения сигналов введены каскады нелинейного усиления, входы двух из которых соединены с входами предусилителей и дифференциаторов, а выходы - с входами TPHJ-гера блока.индикации изменения диэлектрической проницаемости, а входы четырех других соединены с выходами дифференциаторов, а выходы - со входами триггеров-формирователей блока индикации изменения диэлектрических потерь. На чертеже приведена схема предлагаемого диэлькометра. Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, разветвитель 2, два канала - эталонный и измерительный - выделения сигналов, схемы индикации изменения диэлектрической проницаемостидЕ и изменения тангенс диэлектрических потерь иtcjcf. Каждый из каналов выделения сигналов, эталонный и измерительный, состоит соответственно из резонансных узлов 3 и 4, детекторов 5 и 6, предусилителей 7 и 8, каскадов 9 и 10 нелинейно го усиления. Схема индикации л ё. содержит триггер 11, входы которого связаны с кас кадами 9 и 10 нелинейного усиления, переключатель 12, источник 13 смещения и индикатор 14, дифференциаторы 15 и 16, каскады 17, 18, 19 и 20 нелинейного усиления. Схема индикации содержит три геры-формирователи 21 и 22, входы , каждого из которых связаны соответст венно с каскадами 17- 18 и 19, 20 не линейного усиления, дифференциальный усилитель 23 и индикатор 24. Блок 25 питания связан со всеми блоками схемы. Устройство работает.следующим образом. Частотно-модулированный сигнал с генератора 1 качающейся частоты через разветвитель 2 поступает в резо нансные узлы 3 и 4. На выходе детек торов 5 и 6 формируются резонансные импульсы, которые усиливаются преду силителями 7 и 8. Предусилители 7 и 8построены по схеме усилителя с ли нейной амплитудной характеристикой с тем, чтобы не происходило искажен формы резонансных импульсов. С предусилителей Неискаженный усиленный сигнал поступает на входы каскадов 9и 10 нелинейного усиления и диффе ренциаторы 15 и 16. Каскады 9 и 10 нелинейного усиления усиливают резонансные импульсы и одновременно изменяют их формы так, что на выходе получаются остроконечные импульсы, близкие к скачкам, временное положение которых соответствет временному положению максимумов резонансных импульсов. Остроконечные импульсы подаются на входы триггера 11 с раздельным запуском, который формирует импульс с длительностью, равной временному интервалу между максимумами резонансных импульсов или (что то же самое) разносу резонансных частот эталонного и измерительного резонансных узлов. Устойчивое состояние триггера определяется подачей запирающего напряжения с источника 13 смещения с помощью переключателя 12 на один из входов триггера 11. Если исходное состояние триггера 11 выбирается таким образом, что он при любых соотношениях между параметрами эталонного и исследуемого веществ формирует короткие импульсы, то положение переключателя 12 определяет знак изменения дё относительно ё. эталонного вещества. Количественное значение дё регистрируется индикатором 14, изменяющим среднее значение тока последовательности импульсов, формируемых триггером 11. Дифференциаторы 15 и 16 дифференцируют неискаженное усиленные резонансные импульсы, поступающие с предусилителей 7 и 8, так что на выходах дифференциаторов формируются последовательсти разнополярных дифимпульсов, временные положения максимумов которых соответствуют временным моментам 0,75 максимальных уровней резонансных импульсов. Каждый из дифимпульсов усиливается соответствующим каскадом 17-20 нелинейного усиления, которые выполнены и работают аналогично каскадам 9 и 10.Разнополярные дифимпульсы эталонного и измерител -ного каскадов поступают на соответствующие триггеры-формирователи 21 и 22, каждый из которых выполнен по схеме с общим входом и со стабильным состоянием устойчивого равновесия. Длительность импульсов, формируемых триггерами-формирователями 21 и 22, пропорциональная длительности резонансных импульсов на уровне 0,75 максимума. Прямоугольные импульсы с триггеров-формирователей 21 и 22 поступают на входы дифференциального усилителя 23, с которого снимается разностный импульс. Численное значение величины Atcjd регистрируется индикатором 24, измеряющим среднее значение тока последовательности- разностных импульсов, а знак-изменения A-fccfc фиксируется по положению отклонения стрелки, введенной в индикатор 24 изме