Диэлькометрический анализатор Советский патент 1982 года по МПК G01N27/02 

(5) ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для измерения диэлектрических параметров и контроля состава жидких и твердых веществ, диэлектрические потери в которых могут изменяться в широких пределах. Известен резонансный влагомер, который содержит задаюи ий генератор с двумя выходами, колебательный контур с емкостным датчиком и компенсирующим конденсатором, фазовый различитель, усилитель с АРУ, синхронный детектор, усилитель постоянного тока и ревер сивный двигатель, ось которого через редуктор связана с компенсирующим конденсатором tU« Недостатком влагомера является то что в нем только частично компенсируется изменение коэффициента усиления по петле обратной связи, обусловленное влиянием проводимости. Наиболее близким техническим решеIнием является диэлькометрический анализатор, содержащий задающий генератор, один выход которого через резистор связи соединен с колебательным контуром содержащим датчик и компенсирующий конденсатор, второй выход генератора соединен с последовательно соединенными двумя балансными модуляторами, избирательным усилителем, синхронным детектором, усилителем постоянного тока и реверсивным двигателем, ось которого через редуктор связана с компенсирующим конденсатором, дополнительный генератор, один выход которого соединен с балансным модулятором, другой - с синхронным детектором 2, Недостатком устройства является низкая точность измерения, так как на результат измерения влияет нестабильность напряжения на выходе задающего генератора. Цель изобретения - повышение точности измерения путем стабилизации амплитуды питающего напряжения на ко лебательном контуре. Поставленная цель достигается тем что в известное устройство, содержа щее задающий генератор один выход ко торого через резистор связи соединен с колебательным контуром, содержащим датчик и компе нсирующий конденсатор, второй выход генератора соединен с последовательно соединенными двумя балансными модуляторами, избирательным усилителем, синхронным детекторо Усилителем постоянного тока-и реверсивным двигателем, ось которого чере редуктор связана с компенсирующим конденсатором, дополнительный генератор, один выход которого соединен с балансным модулятором, другой с синхронным детектором, введены амплитудный детектор, источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, первый вход которого чере амплитудный детектор соединен с коле бательным контуром, а второй вход с источником опорного напряжения, причем выход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом задающего генер атора. Диэлектрическую проницаемость определяют по изменению емкости компен сирующего конденсатора, а потери по напряйению на выходе задающего ге нератора. На чертеже изображена схема анали затора. Анализатор содержит задающий гене ратор 1 с двумя выходами и управляющим входом, регистр 2: связи, колеба тельный контур 3 дифференциальный усилитель , источник 5 опорного напряжения, амплитудный детектор 6 и последовательно соединённые дополнительный генератор 7 flsa балансных модулятора 8 и 5 избирательный усишитель 10, синхронный детектор 11, усилитель 12 постоянного тока и реверсивный двигатель 1J. Элементами колебательного контура 3 являются катушка индуктивности L, емкбстной датчик компенсирующий конденсатор С|, ротор которого через редуктор связан с осью реверсивного двигателя. Напряжение на выходах задающего -генератора сдвинуты по фазе на угол Через резистор ,2 первый выход генератора 1 связан с колебательным контуром и зторым Еходом балансного модулятора 9 Второй выход генератора 1 связан с вторым ВХОДОМ балансного модулятора 8. Управляющий вход задающего генератора связан с выходом дифференциального усилителя Ц, первый вход которого связан с источником 5 опорного напряжения,, а второй его вход через амплитудный детектор связан с колебательным контуром. Диэлектрический анализатор работает, следующим образом. Напряжение U. V sin (ft с первого выхода задающего генератора 1 через резистор связи 2 подается на колебательный контур 3 При отключенном выходе дифференциального усилителя от управляющего входа задающего генератора напряжение на контуре определяет ся выражением и У, А- sin(w t + V), (1) где Ф - фазовый сдвиг между напряжениями на контуре и первом выходе генератора 1 Rf-g -w/uc V arctg Т R. A - модуль коэффициента передачи, равный отношению амплитуды напряжения на контуре к амплитуде на первом выходе генератора, в общем случае определяется выражением л -O/S А (1 + R, П., К.-ШЛС (3J СВ iY где сопротивление резистора 2 связи; отклонение емкости колебаДС тельногс контура от резонансного значения Ср тг Напряжения с дополнительного генератора U|vv VfA sin 01|(д1 и со второго выхода задающего генератора U2 -VrjCO5U поступают на балансный модулятор 8. Свыхода модулятора 8 напряжение . ш eiviuJ| -b, а также напряжение с колебательного кантура поступают на второй балансный модулятор 9, на выходе которого выделяется напряжение Ug - , V Asivi (ooi+4)co9(jut c,in out После преобразования из (4) имеем Uft- iVV.V. A5ivi (асо-Ь ЧНтШдд-Ь 9 it- АЛ л V. V,V2 A 1и feiиШ t. Напряжение U поступает на избира тельный усилитель 10, усиливающий только составляющую AsiM4&iHcu.At Напряжение с выхода избирательног усилителя поступает на бход синхронного детектора 11, на другой вход ко торого подается опорное напряжение от дополнительного генератора 7. Постоянная составляющая с выхода синхронного детектора после усиления управляет реверсивным двигателем 13, ось которого через редуктор связана с компенсирующим конденсатором С . Двигатель изменяет емкость конденсатора С| так, что контур в устано-йившемся режиме настроен в резонанс. Емкость компенсирующего конденсатора является мерой измеряемой емкости С, Для малых отклонений емкости контура ДС от резонансного значения Ср/АС- О выражение (6) с учетом (2) и (3) может быть записано в виде VViV RcRtti-. t-l- RcBgx) где Кц - крутизна преобразований ко .TleбaтeльныfЧ контуром отклонения емко ти контура от резонансного значения в фазовый сдвиг ..0 С t.c св К(чр1 - коэффициент передачи фазот вого различителя, состоящего из вспо могательного генератора и двух бала сных модуляторов . l cegK Коэффициенты К| и входят сомножителями в выражение общего коэффициента передачи автоматической системы настройки контура. Из анализа (7) следует, что с ростом проводимости анализируемого материала при фикьйрованном усилении петле обрат ной связи и неизменном напряжении и на выходе генератора чувствительность диэлектрического анализатора быстро падает. Но при подключенном управляющем входе задающего генератора 1 к выходу дифференциального усилителя напряжение на контуре поддерживается неизменным и равным опорному напряжению Upnop источника S, в то время как амплитуда напряжения на выходе задающего генератора является функцией I измеряемой проводимости поддерживается равней. . и i, Uonop(1 tRcB-g,. С8) Выражение (8) следует, что в анализаторе проводимость g JJ должна определяться путем измерения напряжения на первом выходе задающего генераторао Подставляя (8) в (7) получим Анализатор позволяет повысить точность измерения проводимости за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на амплитуду напряжения на выходе задающего генератора: нестабильности питающих напряжений, изменения температуры окружающей среды. Формула изобретения Диэлькометрический анализатор, содержащий задающий генератор, один выход которого через резистор связи соединен с колебательным контуром, содержащим датчик и компенсирующий конденсатор, второй выход генератора соединен с последовательно соединенными двумя -балансными модуляторами, избирательным усилителем, синхронным детектором, усилителем постоянного тока и реверсивным двигателем, ось которого через редуктор связана с компенсирующим конденсатором, дополнительный генератор, один выход которого соединен с балансным модулятором, другой - с синхронным детектором, о т лича ющийс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем стабилизации амплитуды питающего напряжения, в него введены амплитудный детектор, источник опорного напряжения и дифференциальный усили7930091

тель, первый вход которого через амплитудный детектор соединен с колебательным контуром, а второй вход с источником опорного напряжения,

причем выход дифференциального усили- s 2. Автооское свидетельство СССР

теля соединен с управляющим входом задающего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

по заявке Vf 2839 3/25, кл. G 01 N 27/22, 1979 (прототип).