Устройство для измерения параметровдиэлЕКТРиКОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 G01N22/00 

триггер, при этом волноводный фильтр с электромагнитом включен между третьим плечом первого Т-моста и входом измерительного аттенюатора, другой выход источника опорного напряжения соединен со входом компаратора затухания, выхо;; первого усилителя соединен с другими входами компараторов фазового сдвига и затухани выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены со ответственно через третий и четвертый усилители к другим входам измери тельного аттенюатора и измерительног фазовращателя, причем к выходу делителя частоты на н подключен счетный вход первого ЗК -триггера, выходы которого Подключены к 3-й К входам второго JK -триггера, выходы которого подключены к другим входам первого и второго блоков совпадения, выход генератора накачки подключен к счетному входу второго JK -триггера, выход 1 предустановочного RS -триггера подключен к другим входам первого и второго ЗКтри1 геров, а выход О - ко входам установка в О первого и второго цифроаналоговых преобразователей, ко входам сброса которых подключен выход делителя частоты на 2. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагае мого устройства. Устройство для измерения параметров диэлектриков ссдержит СВЧ-генератор 1, первый 2 и второй 3 Т-мосты каждый из которых имеет первое 4, второе 5, третье б и четвертое 7 плечи,приемную антенну 8, волноводный фильтр 9 с электромагнитом 10, первый 11 и второй 12 вентили, детек тор 13, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 усилители, компаратор 18 затухания, компаратор 19 фазового сдвига, источник 20 опорного напряжения, первый 21 и второй 22 блоки совпадения,перрый 23 и второй 24 Л К-триггеры,генератор 25 накачки,, делитель .26 частоты на п , делитель 27 частоты на 2 первЬ й 28 и вто рой 29 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП),две согласованные нагрузки 30 и 31, индикатор 32 затухания, индикатор 33 фазового сдвига,предуста новочный RS -триггер 34, передающую антенну 35, датчик 36 температуры исследуемого материала, измерительный аттенюатор 37, измерительный фаз .вращатель 38. Устройство работает следующим образом. При включении устройства прудуста новочный Т S-триггер 34 устанавливает принудительно первый 23 и второй 24 D К-триггеры в состояние 1 а первый 28 и второй 29 значит л индикаторы 32 и 33, - в состояниг . Модулированные колебания СВЧ, вырабатываемые СВЧ-генератором 1, подаются на первый двойной Т.-мост 2 и разветвляются на два канала:измерительный с первым вентилем 11, передающей 35 и приемной 8 антеннами и опорный с волноводным фильтром 9, измерительным аттенюатором 37, измерительньил фазовращателем 38 и вторым вентилем 12. В месте схождения оба канала подсоединены ко второму Т-мосту 3, нагрузкой которого служит детектор 13 колебаний СВЧ и первый усилитель 14. Независимо от наличия или отсутствия материала между антеннами 35 и 8 в измерительном канале устройство периодически настраивается в режиме баланса, при котором затухание и фазовый сдвиг опорного и измерительного каналов одинаковы. Настройка производится следующим образом Продетектированный детектором 13 и усиленный первым усилителем 14 сигнал модуляции поступает на компаратор 18 затухания и компаратор 19 фазового сдвига и сравнивается о заданными уровнями источника 20 опорного напряжения. Сигналы разбаланса компараторов 18 и 19 подаются на оба блока 22 и 21 совпадения. Последовательность импульсов с генератора 25 накачки поступает на счетный вход второго ЛК-триггера 24, который перераспределяет их либо на второй блок 22 совпадения (.канал измерения затухания), либо на первый блок 21 совпадения (канал измерения сдвига фаз)в зависимости от предустановленного состояния первого JK триггера 23, которое задается либо при первоначальном включении устройства предустановочным R3 -триггером 34, либо сигналами переброса с выхода первого Л К -триггера 23, запускаемого генератором 25 накачки через делитель 26 частоты на п в процессе работы устройства. Выбор значения п зависит от частоты генератора 25 накачки и от требуемой точности измерения и регулировки затух-ания и фазового сдвига. Блоки 22 и 21 совпадения в зависимости от наличия последовательности импульсов на выходах второго JKтриггера 24 при разрешающем сигнале с выходов компараторов 18 и 19 пропускают последовательность импульсов на счетные входы ЦАП 28 или 29. В ЦАП 28 (29)происходит подсчет импульсов, а также преобразование импульсной последовательности в сигнал типа ступенька и интегрирование этого сигнала,. С выхода ЦАП 28 (29) сигнал через усилитель 16,17 мощности управляет измерительным аттенюатором 37, либо измерительным фазовращателем 38 до настройки устройства в режим баланса. Со вторых выходов ЦАП 28 и 29 сигналы подсчета поступают на индикатор 32 затухания и индикатор 33 фазового сдвига. Периодически импульсом сброса от генератора 25 ;накачки с часто той 2fv ЦАП 28 и 29 устанавливаются в состояние О, -а затем происходит повторная балансировка устройства. Таким образом, при отсутствии образца и при нулевом затухании и фазовом сдвиге в измерительном канале происходит балансировка устрой ства в исходное состояние. При наличии материала в измерительном канале между антеннами 35 и 8 происходит балансировка устройства в процессе-измерения, затухания и фазового сдвига. датчик 36 измеряет температуру исследуемого материала в измеритель ном канале и через второй усилитель 15 изменяет величину тока в обмотке электромагнита 10 волноводного филь ра 9 таким образом, что магнитное поле Болноводного фильтра 9, меняя магнитную проницаемость феррита )jt, корректирует величину затухания в опорном канале в соответствии с изменением температуры исследуемого материала. Предлагаемое устройство позволяе реализовать простыми техническими средствами контур автоматического управления измерительными аттенюатором и фазовращателем и, кроме тог ввести поправку на температуру мате риала в тракт СВЧ, что дает возможность повысить надежность и точност измерения. Формула изрбретения Устройство для измерения парси« ет ров диэлектриков, содержащее сверхвысокочастотный генератор, соединен ный с первым плечом первого Т-моста ко второму плечу которого подключен последовательно соединенные первый вентиль и передающая и приемная антенны, между которыми располагают исследуемый материал, последовательно соединенные измерительный аттенюатор, измерительный фазовраща тель, второй вентиль, второй Т-мост детектор и первый усилитель, причем к другому плечу второго Т-моста под ключена приемная антенна, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, введены последовательно соединенные датчик температуры исследуемого материала, второй усилитель и волноводный фильтр . с электромагнитом, последовательно соединенные источник опорного напряжения, компаратор фазового сдвига, первый блок совпадения, первый цифроаналоговый преобразователь и индикатор фазового сдвига, последовательно соединенные компаратор затухания, второй блок совпадения, второй цифроаналогоаый преобразователь и индикатор затухания, последовательно соединенные генератор накачки , делитель частоты нам и делитель частоты на 2 , третий и четвертый усилители, первый и второй JK -триггеры, предустановочный KS -триггер, при этом волноводный фильтр с электромагнитом включен между третьим плечом первого Т-моста и входом измерительного аттенюатора, другой выход источника опорного напряжения соединен со входом компаратора затухания, выход первого усилителя соединен с другими входами компараторов фазового сдвига и затухания, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразрвателей подключены соответс гвенно через третий и четвертый усилители к другим входам измерительного аттенюатора и измерительного фазовращателя, причем к выходу делителя частоты на п подключен счетный вход первого .JК-триггера, выходы которого подключены к Л - и К -входг1М второго триггера, выходы которого подключены к другим входам первого и второго блоков совпсщения, выход генератора накачки подключен к счетному входу второго О К -триггера, выход l предустановочного R5 -триггера подключен к другим входам первого и второго JK -триггеров, а выход О - ко входам Установка во первого и второго цифроангшоговых преобразователей, ко входам сброса которых подключен выход делителя частоты на 2, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Отчет по теме 152-М Разработка СВЧ-влагомера песка для силикатной промлиленности. Минск, филиал ВИАСМ, 75044260, 1975, с. 17-18 (прототип).