Автоматический диэлькометр Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 G01N27/22 

Изобретение относится к измеритвль ной технике, а именно к измерителям неэлектрических величин электрическими методами, в частности действительной и мнимой составляющих комплексной диэлектрической проницаемости. Известно устройство, предназначенное для дистанционного измерения влаж ности, в котором генератор выполнен в виде двух поочередно подключаемых к активному элементу колебательных контуров, один из которых настроен на фиксированную частоту, а ко второму контуру подключена реактивность, управляемая сигналом разбаланса с выхода нуль-органа tUl. Однако такое устройство не обеспе чивает измерения мнимой составляющей комплексной диэлектрической проницаемости, поэтому для двухпараметровой диэлькометрии непригодно. Наиболее близким к предлагаемому является автоматический диэлькометр, обеспечивающий независимое измерение обеих составляющих комплексной диэль кометрической проницаемости, содержгиций два генератора, усилитель мрщности, ключ, емкостный первичный измерительный преобразователь, измерйтельный преобразователь с пассивным колебательным контуром, блок гштоматйческого регулирования емкости, три фильтра сосредоточенной селекции, измерители и Б, преобразователь емкость-частота и эквивалент исполнительного органа С2. Однако применение дпя разделения составляющих спектра питающего измерительного преобразователя сигналу фильтров сосредоточенной селекции при узкой ширине спектра не обеспечивает необходимого переходного затухания между каналг1ми измерения, что снижает точность и инвариантность измерения составляюсшх комплексной диэлектрической проницаемости друг относительно друга. Цель изобретения - повышение точности измерений диэлектрических величин при сужении ширины спектра питаюспего сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в автоматический диэлькометр, содержсШ(ий два генератора, емкостный Первичный измерительный преобразователь, измерительный преобразователь с пассивным колебательным контуром, блок автсматического регулирования емкости и измерители лействительной и мнимой составляющих диэлектрической проницаемости, введены третий генератор, три блока формирования питающего тока, три коммутируемых запоминарвдих блока, электронный ком мутатор, причем, выходы каждого генератора соединены через соответствующие блоки формирования питающего тока с первым входом измерительного шреобразователя, второй вход которо го соединен с первичным измерительным преобразователем. Выход измерительного преобразова теля через один коммутируемый запоминающий блок соединен с измерителе мнимой составляющей диэлектрической проницаемости, а через два других со входами блока автоматического ре гулирования емкости, выход которого соединен с измерителем действительной составляющей диэлектрической п)оницаемости и третьим входом изме рительного преобразователя, выходы электронного коммутатора соединены с управляю.щими входами каждого блок формирования питающего тока и комму тируемых запоминающих блоков. На чертеже представлена функциональная электрическая схема диэлько метра. Диэлькометр содержит тригенератора 1-3 высокой частоты, три блока 4-6 формирования питающего тока, емкостный первичный измерительный преобразователь 7, измерительный преобразователь 8 с пассивным колебательным контуром, электронный коммутатор 9, три коммутируемых запоминающих блока 10-12, измерители 13 и 14 мнимой и действительной составляющих комплексной диэлектрической проницаемости, блок 15 автом тического регулирования емкости. Работа устройства основана на ис пользовании равенства модулей коэффициентов передач контуром частот f-t и fa f отвечающих условию f ilf f J , где fjj- резонансная частота контура. Полный цикл измере ний содержит три этапа. На первом этапе электронный .коммутатор вк fючает блок 4 формирования питающего тока и коммутируемый запоминающий блок ДО. При этом сигнал частоты f с генератора 1 через блоки 4 и 8 по ступает на блок 10, преобразуется в постоянное напряжение, запоминает ся, далее поступает на первый вход блока автоматического регулирования емкости. На следующем ятапе электоонный коммутатор отключает блоки 4 и 10 и включает блоки б и 12, в р 3 ультате чего на запоминающий блок 12 поступает через блоки б и 8 постоянное напряжение, пропорционал1зное сигналу частоты fj, которое запоминается и далее вводится на второй вход блока 15. Блок 15 автоматического регулирования формирует сигнал ошибки, вводит его на управляющий элемент измерительного преобразователя 8 и перестраивает колебатель ный контур так, что напряжения на входах запоминающих блоков 10 и 12 уравниваются. Такое состояние является равновесным. Управляющее напряжение системы автоматического регулирования емкости определяется только реактивной составляющей проводи- лости контуоа, т.е. диэлектрической проницаемостью измеряемого образца, поэтому с выхода блока 15 управляющий сигнал вводится на вход измерителя 14 действительной составляющей диэлектрической про|1ицаемости. После уравновешивания измерительного преобразователя коммутатор 9 включает блоки 5 и 11, сигнал резонансной .частоты fi2 fo с генератора 2 через блоки 5 и 8 вводится на вход блока 11j и напряжение, пропорциональное этому сигналу, поступает на измеритель мнимой составляющей диэлектрической проницаемости. На этом первый цикл измерения заканчивается, далее процессы повторяются. Поскольку коэффициент передачи на резонансной частоте определяется добротностью колебательного контура, при постоянной добротности катушки контура и потерях в управляющей цепи, он определяется только тангенсом угла диэлектрических потерь tgcЛ и мнимой составляющей диэлектрической проницаемости g измеряемого образца. Формула изобретения Автоматический диэлькометр, содержащий два генератора, емкостный первичный измерительный преобразователь, измерительный преобразователь с пассивным колебательным контуром, блок автоматического регулирования емкости и измерители действительной и мнимой составляющих диэлектрической проницаемости, от л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерений диэлектрических величин при сужении ширины спектра питающего сигнала, в него введены третий генератор, три блока формирования питающего тока, три коммутируемых запоминающих блока, электронный коммутатор, причем выходы каждого генератора соединены через соответствуюирие блоки формирования питанвдего тока с первым входом измерительного преобразователя, второй вход которого соединен с первичным измерительным преобразователем, выход измерительного преобразователя через один кoм Iyтиpyeмый запоминающий блок соединен с измерителем

мнимой составляющей диэлектрической проницаемости, а два japyrHX с входами блока автоматического регулирования емкости, выход которого соединен с измерителем действительной составляющей диэлектримеспой прони;цаемости и третьим входом измерительного преобразователя, выходы электронного коммутатора соединены с управляющими входами каждого блока

формирования питакмзего тока и комму(Тируемых запоминсиощих блоков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 1 311192, кл. G 01 R 27/26, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 758010, кл. G 01 R 27/26, 1980 (прототип).