Автогенераторный измеритель электропроводимости немагнитных сред Советский патент 1982 года по МПК G01N27/02 

АВТОГЕНЕРАТСМ НЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

(54) ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ НЕМАГНИТНЫХ СРЕД

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дли измерения электропроводности немагнитных сред неразрушающими методами. Известно автогенераторное устройство содержащее двухконтурный изме{Н1тельныЙ автогенератор с частотозадающнм контуром стабилизированным пьезорезонатором и с параметрическим датчиком во внешнем контуре, а также амплитудный детектор с эмиттерным повторителем на входе, пепь компенсации начального уровня ctmнала и регистрирующий прибор. Прв контроле электрояроводноств н магнитных сред амплитудный сигнал, снв маемый с внутреннего контура автогенератора опредетшется в основном величвной внесенного в вихретоковый датчик реактивного сопротивления и мало зависит, от величины внесенного активного ссжротивления. При достаточно большой доброр ноств контуре, система обладает высокой чувствительностью Ul Недостатком устройства является наличие погрешности, связанной с влиянием изменения между датчиком и образцом на сигнал прибора. Наиболее близким к изобретению по технической супшостн является взвес1 вый автся не| ато|жый 13ме1М1твль алект ропроводвоств немагнитных сред, содержащий №яухкоатурвыЛ автогенератор с кварцевым стабилизатором в ввхретоковым преобразователем во внешнем конlype одноконтурный автсягенератор, колебательный ковтур котсфого включает внешввй KOBiyp двухкоктурного автогеверат(а, пошшючеввые к выходам автогенерат рс два амплитудных; детектора, соединеввый с ввмв блок деленна в реincгрирующвй првбор 2j . Недостатсом известного взмервтеля является вешсокая точвость измерения, выававвая вэмевеняем активного в реахтяввого ссяротввленнй внутреннего ко лвухкгавтурвого автсн вератора. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная достигается тем, что автогенераторный измеритель электропроводности немагнитных сред снабжен двумя соединенными стоками полевыми транзисторами с противоположными типами проводимостей, подключенными истоками параллельно индуктивности внутреннего контура двухконтурного автогенератора, цепью из последовательно соединенных конденсатора и варикапа, параллельно подключенной к той же индуктивности, при этом точка соединения варикапа и конденсатора, и затвор одного полевого транзистора соединены через соответствующие резисторы и с эмиттером транзистора одноконтурного автогенератора, а затвор второго полевого транзистора через резистор подключен к выходу амплитудного детектора двухконтурного автогенератора, На чертеже приведена электрическая схема автогенераторного измерителя элек ропроводности немагнитных сред. Автогенераторный измеритель содержи биполярные транзисторы 1 и 2, систему из двух связанных контуров, состоящую и конденсаторов 3-5, катушки индуктивнос ти 6 и вихретокового преобразователя 7, два полевых транзистора 8 и 9 с противоположными типами проводимостей, варикап 1О, конденсатор 11, резисторы 12 20, кварцевый резонатор 21, конденсаторы 22 - 26, два амплитуднык детектора 27 и 28, блок 29 деления и регистри рующий прибор ЗО. Двухконтурный автогенератор выполне на транзисторе 1 с кварцевым резонатором 21 между коллектором и эмиттером транзистора 1. Внутренний контур этого автогенератора, включенный между коллектором транзистора 1 и положительным зажимом источника питания, содержит ко денсатор 3 и индуктивность 6. К внутреннему контуру двухконтурног автогенератора через конденсатор 4 связи подключен внешний контур, состоящий из конденсатора 5 и вихретокового преоб разователя 7. К внешнему контуру подключен емкос ной делитель, состо5пций из конденсаторо 22 и 23, а также коллектор транзистора 2, эмиттер которого подключен к сред ней точке емкостного делителя. В цепи эмиттеров транзисторов 1 и 2 включены резисторы автосмещенкя 17 и 18 соот ветственно. Резисторы 15 и 16, 19 и 2 образуют делители напряжения для подачи положительного смещения на базы транзисторов 1 и 2. Конденсаторы 24 26 шунтируют по переменному току соответственно резисторы 17, 16, 19, К внутреннему контуру двухконтурного автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты подключен амплитудный детектор 27, выход которого подсоединен к первому входу блока 29 деления. К внешнему контуру подключен амплитудный детектор 28, выход которого подключен к второму входу блока 29 деления. Выход блока 29 деления подсоединен к регистрирующему прибору 30. Параллельно индуктивности 6 истоками ключены сое диненные стоками полевые транзисторы 8 и 9 и последовательно соединенные конденсатор 11 и варикап 10, точка соединения которых через резистор 14 подключена к эмиттеру транзистора 2 одноконтурного автогенератора. Затвор полевого транзистора 8 через резистор 12 соединен с выходом амплитудного детектора двухконтурного автогенератора. Затвор полевого транзистора 9 через резистор 13 соединенс эмиттером транзистора 2 одноконтурного автогенератора. Автогенераторный измеритель работает следующим образом. При внесении в поле вихретокового преобразователя 7 немагнитной среды его активное и реактивное сопротивление изменяются, причем активное сопротивление увеличивается на величину ), а реактивное - уменьшается на величину н. :/ де в, (ffJM 4gj(a)- внесенные во внешний контур двухконтурного автогенератора сопротивления; G - электропроводность среды. Увеличение активного сопротивления внешнего контура на величину Гц,)д(0Мызывает увеличение активного и реактивного сопротивлений внутреннего контура на величины Г (ff) и Хрл (G) соответственно, а уменьшение реактивного сопротивления внешнего контура на величину ((5) приводит к возрастанию активного и реактивного сопротивлений внутреннего кон-тура на величины ) и ,1(0 Амплитудный сигнал одноконтурного автогенератора при внесении в поле вихре токового датчика проводящей среды практически определяется Величиной Грна

На амплитудный детектор 27 двухконтурного автогенератора псютупает сигнал, который определяется величиной Х {Т.) Величины же вносимых во внутренний контур coпpoтивлeнийXвн1tO),вн-)C(5)((Г), которые являются помехами, компенсируют ся при помощи введенны с в схему варикапа 10 и полевых транзисторов 8 и 9, выполняющих функции регулируемых сопротивлений, следующим образом.

При уменьшении добротности внешнего контура двухконтурного автогенератора, уменьшается падение напряжения на резисторе 18 в цепи эмиттера транзистора 2, следовательно напряжение смещения на варикапе 1О увеличивается, что приводит к уменьшению емкости варикапа, подключенного параллельно внутреннему конТУРУ.

Это увеличивает собственную частоту внутреннего контура, компенсируя тем самым приращение реактивного сопротивления ((Г) , носящего индуктивный характер.

Приращения внесенных активных сопротивлений ) и Гцц(б ) компенсируются путем уменьшения шунтирующего действия на внутренний контур сопротивлений стокисток полевых транзисторов 8 и 9,

Характеристика палевого транзистора 8 такова, что при увеличении напряжения на затворе сопротивление исток-сток возрастает. Характеристика же полевого транзистора 9 обратна характеристике полевого транзистора 8.Таким образом, уменьшение падения напряжения на резисторе 18 приводит к увеличению сопротивления исток-сток транзистора 9, и, соответственно, к компенсации V-5м ((;-).

Полезный сигнал . (СГ) изменяется в соответствии с величиной ,,((з}ч которая обуславливает также появление помехи hg ((J) . Это использовано для компенсации величины ((з} путем подачи на затвор полевого транзистора 8 напряжения, зависящего от Л бУЛ с выхода амплитудаого детектора 27.

Степень компенсации величин Х (( v BHtt P Py подбором резисторов 14, 13 и 12 соответственно.

После амплитудных детекторов 2.7 к28 аналоговые сигналы, пропорциональные ЬнДО и вкМпоступают на блок 29 деления

Ж1хОднбе напряжение которого, nponoi циональное отношению „(&)/J Q lnoступает на регистрирующий прибор ЗО. Учитывая, что линии отвода вихретоковых преобразователей ,, близки к прямым при изменении зазора между датчиком и образцом величина-Ьд-ЧС(У -гэНя.Ш)/Хец(0). изменяется .незначительно.

Автогенераторный измеритель электро проводности немагнитных сред позволяет повысить точность измерения вследствие введения в его схему регулируемых сопротивления.

Формула изобретения

Автогенераторный измеритель электропроводности немагнитных сред, содержащий двухконтурный автогенератор с кварцевым стабилизатором и вихретоко- вым преобразователем во внешнем контуре, одноконтурный автогенератор, колебательный контур которого включает внешний контур двухконтурного автогенератора, подключенные к выходам автогенераторов два амплитудных детектора, соединенный с ними блок деления и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности, он снабжен двумя соединенным стоками полевыми транзисторами с противоположными типами проводимости, подключенными истоками параллельно индуктивности внутреннего контура двух- контурного автогенератора, цепью из последовательно соединенных конденсатора и варикапа, параллельно подключенной к той же индуктивности, при этом точка соединения варикапа и конденсатора, и затвор одного полевого транзистора соединены через соответствующие резисторы с эмиттером транзистора одноконтурного автогенератора, а затвор второго полевого транзистора через резистор подключен к выходу амплитудного детектора двухконтурного автогенератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. GO1N 27/О2, 1979 (прототип). гв