SU1434349A1 - Self-excited dielectricity meter - Google Patents
Self-excited dielectricity meter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1434349A1 SU1434349A1 SU864023357A SU4023357A SU1434349A1 SU 1434349 A1 SU1434349 A1 SU 1434349A1 SU 864023357 A SU864023357 A SU 864023357A SU 4023357 A SU4023357 A SU 4023357A SU 1434349 A1 SU1434349 A1 SU 1434349A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- field
- rectifier
- conductivity
- coil
- transistor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл измерени влажности сыпучих материалов. Целью изобретени вл етс уменьшение погрешности измерений, вызванных вли нием проводимости материала. Устройство содержит автогенератор, в измерительный контур которого включен емкостный датчик, и последовательно соединенные дополнительную обмотку, выпр митель- , источник пи 1;ани , затвор транзистора автогенератора. Повышение точности достигаетс за счет динамического изменени режима работы тран- g зистора автогенератора. 4 ил.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the moisture content of bulk materials. The aim of the invention is to reduce the measurement error caused by the influence of the conductivity of the material. The device contains an auto-oscillator, in the measuring circuit of which a capacitive sensor is included, and an additional winding, rectifier-, source pi 1; Accuracy increase is achieved due to the dynamic change of the mode of operation of the autogenerator transistor. 4 il.
Description
u 4ьu 4b
ОдOd
11eleven
Изобретение относитс к измери тельной технике, в частности к устройствам дл измерени влажности, использующим диэлькометрический (емкостный ) метод, и может найти применение дл измерени влажности зерна/ минеральных удобрений, продуктов обогащени горно-химического сырь .The invention relates to a measuring technique, in particular to devices for measuring humidity using a dielectric (capacitive) method, and can be used to measure the moisture content of grain / mineral fertilizers, products of mining and chemical raw materials.
Целью изобретени вл етс уменьшение погрешности измерений, вызванной вли нием активной проводимости материала.The aim of the invention is to reduce the measurement error caused by the effect of the active conductivity of the material.
На фиг. 1 изображена функциональна схема автогенераторного диэлько- метра; на фиг. 2 - обобщенна зависимость крутизны полевых транзисторов от тока; на фиг. 3 - относительное изменение частоты колебаний от проводимости датчика дл автогенератора , выполненного на полевом транзисторе с изолированным затвором на фиг. А - то же, дл автогенератора , выполненного на полево; транзисторе с р-п-переходом.FIG. 1 shows a functional diagram of an auto-generator dielectric meter; in fig. 2 - the generalized dependence of the steepness of field-effect transistors on the current; in fig. 3 is a relative change in the oscillation frequency from the sensor conductivity for an auto-oscillator, performed on an insulated-gate field-effect transistor in FIG. And - the same for the auto-generator, performed on the field; transistor with pn-junction.
Диэлькометр состоит из датчика 1 автогенератора, собранного на полевом транзисторе 2, колебательного контура, образованного катушкой 3 и конденсатором 4, катушки 5 обратной св зи, дополнительной катушки 6, выпр мител 7, источника 8 смещени и преобразовател 9 изменени частоты в сигнал, пропорциональный этому изменению.The dielectric meter consists of an auto-oscillator sensor 1 assembled on a field-effect transistor 2, an oscillating circuit formed by a coil 3 and a capacitor 4, a feedback coil 5, an additional coil 6, a rectifier 7, a bias source 8, and a frequency change converter 9 proportional to this change.
На фиг. 2 показана обобщенна зависимость крутизны от тока дл полевых транзисторов (крива 10), на фиг. 3 и 4 показано относительное изменение частоты автогенератора от проводимости датчика дл полевого транзистора с изолированным затвором без выпр мител 7 (выход закорочен, дополнительна катушка отключена) - крива 11 и при его наличии - крива 12 и дл полевого транзистора с р-п- переходом - крива 13.FIG. Figure 2 shows the generalized current versus current slope for field-effect transistors (curve 10); FIG. Figures 3 and 4 show the relative frequency variation of the autogenerator versus the sensor conductivity for an FET with an insulated gate without a rectifier 7 (output is shorted, the auxiliary coil is disconnected) - curve 11 and if present - curve 12 and for a p-junction field-effect transistor curve 13.
На фиг. 1-4 обозначены; Сд и g - емкость и проводимость датчика, S Motkc крутизна при произвольном значении тока стока и максимальное значение крутизны дл данного типаFIG. 1-4 marked; Sd and g are the capacitance and conductivity of the sensor, S Motkc is the slope at an arbitrary value of the drain current and the maximum value of the slope for a given type
I и II and I
- ток стока- drain current
транзистора; и ток стока, при котором крутизна транзистора максимальна, tgi - тангенс угла потерь, f и &f - частота ненагруженного контура и ее изменение .transistor; and the drain current at which the transistor's slope is maximum, tgi is the loss tangent, f and & f are the frequency of the unloaded circuit and its change.
00
5five
00
Изменение емкости датчика 1, вызванное диэлектрической проницаемостью материала, помещенного в нем, измен ет частоту автогенератора При малых изменени х емкости контура, что достигаетс включением конденсатора 4j емкость которого значительно больше Сд, показание регистрирующего прибора пропорционально диэлектрической проницаемости материала.The change in the capacitance of sensor 1 caused by the dielectric constant of the material placed in it changes the frequency of the self-oscillator. With small changes in the capacitance of the circuit, which is achieved by switching on a capacitor 4j whose capacitance is much greater than Cd, the reading of the recording device is proportional to the dielectric constant of the material.
В устройстве автогенератор вьшол- нен на полевом транзисторе в режиме с переменной крутизной.In the device, the autogenerator is outputted on a field-effect transistor in the variable-slope mode.
Дл вы снени принципа компенсации проводимости датчика рассмотрим известное выражение дл относительного изменени частоты автогенератора в установившемс режиме при шунтировании его колебательного контура проводимостьюTo clarify the principle of compensating the conductivity of a sensor, consider the well-known expression for a relative change in the frequency of an oscillator in steady state when its oscillating circuit is shunted by conductivity.
Q f/fo 4l-0,25p(kS-g), (1)Q f / fo 4l-0,25p (kS-g), (1)
где fp (21-4ьС) - собственна частота контура} p 2 irf «L() where fp (21-4s) is the natural frequency of the circuit} p 2 irf «L ()
k L/Lock L / Loc
L, LL, L
осwasp
00
-характеристическое сопротивление контураi- characteristic resistance of the circuit
-коэффициент обратной СВЯЗИ}- feedback ratio}
- индуктивность контурной катушки 3 i и катушки обрат- , ной св зи-5;- inductance of the contour coil 3 i and the feedback coil-5;
5 суммарна емкость5 total capacity
конденсатора контура (конденсатор 4) и датчика.loop capacitor (capacitor 4) and sensor.
При м гком возбуждении в режиме А, когда рабоча точка расположена на середине линейной части характеристики , дл каждого значени g можно найти такое значение kS, при котором Q.- 1. Любое изменение проводимости 5 приведет либо к срыву колебаний, либо к нарушению услови For soft excitation in mode A, when the operating point is located in the middle of the linear part of the characteristic, for each value of g you can find a value kS at which Q.- 1. Any change in conductivity 5 will either result in a breakdown of the oscillations or in violation of the condition
kS-g 0. (2)- Анализ характеристик полевьпс транзисторов j в частности зависимости кру- 0 тизны от тока, показал, что при правильном выборе режима их работы возможно осуществить саморегулирование крутизны транзисторов таким образом, чтобы во всем рабочем диапазоне вы- 5 ПОЛНИЛОСЬ условие (2). Характеристика полевых транзисторов такова, что их крутизна на начальном участке зависит от тока стока (фиг. 2). Графики фиг. 2 получены обработкой характеристик известных полевых транзисторов . Дл КП902А и КП903Б значени kS-g 0. (2) - Analysis of the characteristics of field-effect transistors j, in particular, the dependence of steepness on current, showed that with the correct choice of the mode of their operation, it is possible to self-regulate the steepness of transistors in such a way that condition (2). The characteristic of field-effect transistors is such that their steepness in the initial section depends on the drain current (Fig. 2). The plots of FIG. 2 obtained by processing the characteristics of the known field-effect transistors. For KP902A and KP903B values
максMax
И S/wakc соответственно равныAnd s / wakc are respectively equal
550 и 200 мА и 22 и 100 мА/В. Ток автогенератора при Q 1, что вл етс целью такого режима, не может превышать550 and 200 mA and 22 and 100 mA / V. The current of the oscillator at Q 1, which is the purpose of this mode, cannot exceed
(3) (3)
где Е - напр жение сток-исток, приблизительно равное напр же- нию питани .where E is the drain-source voltage, approximately equal to the voltage of the power supply.
Среднее значение тока, найденное с учетом остаточного напр жени , составл ет (0,22-0,28)1.The average value of the current, taking into account the residual voltage, is (0.22-0.28) 1.
Выбирают коэффициент обратной св зи из услови Select the feedback factor from the condition
k i3j,6-4i5UM2Kck i3j, 6-4i5UM2Kc
otES,otES,
(4)(four)
и Movc 2,5 and Movc 2.5
где oi - интегральна крутизна безразмерной характеристики, равна A()/ Л(,ке) определ ема по графику фиг. 2,g (уу кс максимальна проводимость датчика.where oi is the integral steepness of the dimensionless characteristic, is equal to A () / Л (, ke) determined according to the diagram of fig. 2, g (yy kc maximum conductivity of the sensor.
График приведенный на фиг. 2, вл етс усредненным, реальные значени ot , учитывающие разброс параметров полевых транзисторов и соответствующие линейному участку изменени крутизны от тока, 1,2-6.The graph shown in FIG. 2 is averaged, real values of ot, taking into account the variation of the parameters of field-effect transistors and variations in the steepness of the current corresponding to the linear section, 1.2-6.
При значении 1д, большем, чем указано на (4), изменение S от I будет настолько сильно отличатьс от линейного, что условие (2) не выполн етс .If the value of 1d is greater than indicated in (4), the change in S from I will be so much different from linear that condition (2) does not hold.
Однако выполнение (4) не в л етс достаточным, так как выход транзистора из режима А приведет к изменению эффективной крутизны, и условие (2) будет нарушено. Дл выполнени услови (2) необходимо, чтобы с ростом g рабоча точка смещалась линейно в область больших токов.. Это достигнуто введением выпр мител 7, которьй с целью гальванической разв зки от источника 8 смещени питаетс от дополнительной катушки 5. Напр жение источника смещени выбрано таким, чтобы обеспечить работу при максимальной проводимости датчика. Напр 0However, the fulfillment of (4) is not sufficient, since the output of the transistor from mode A will lead to a change in the effective slope, and condition (2) will be violated. To satisfy condition (2), with increasing g, the operating point is shifted linearly to high currents. This is achieved by introducing rectifier 7, which for the purpose of galvanic isolation from bias source 8 is powered by additional coil 5. Voltage of bias source is selected so as to ensure operation with maximum sensor conductivity. Eg 0
5five
жение радиочастоты при уменьшении проводимости увеличиваетс , а на выходе выпр мител увеличиваетс напр жение , пол рность которого противоположна напр жению источника смещени . Суммарное напр жение смещени уменьшаетс , и рабоча точка перемещаетс на середину новой рабочей характеристики. Таким образом обеспечиваетс второе условие компенсации проводимости.The radio frequency increases with decreasing conductivity, and the voltage at the output of the rectifier increases, the polarity of which is opposite to the voltage of the bias source. The total bias voltage decreases and the operating point moves to the middle of the new operating characteristic. In this way, a second conductivity compensation condition is provided.
Так как в реальных услови х oL , макс -мчкс транзистора отличаютг с ОТ экземпл ра к экземпл ру, то напр жени источника смещени и выпр мител должны подстраиватьс в небольших пределах. С этой целью выпр митель 7 снабжен потенциометром.Since in real conditions oL, the max-mchx of the transistor is different from the instance of the instance, the voltage of the bias source and the rectifier must be adjusted within small limits. For this purpose, the rectifier 7 is equipped with a potentiometer.
На фиг. 3 приведена характеристика устройства, выполненного на транзисторе КП902А с данными схемы: напр жение смещени 5 В, L 25 мкГн, С 2000 пФ. f 894.6-кГц на фиг. 4 дл КП903Б с данными: напр жение смещени 1,3 В, L 40 мкГн, С 2000 пФ, f 676 кГц. Чувствительность к изменению емкости во всех макетах измен лась не более чем на 3,5% отн. Применение устройства позвол етFIG. Figure 3 shows the characteristic of a device made on a KP902A transistor with the following circuit data: a bias voltage of 5 V, L 25 µH, C 2000 pF. f 894.6-kHz in FIG. 4 for KP903B with the data: a bias voltage of 1.3 V, L 40 µH, C 2000 pF, f 676 kHz. Sensitivity to changes in capacity in all models varied by no more than 3.5% RH. The use of the device allows
измер ть диэлектрическую проницаемость при тангенсе угла потерь в контуре больше единицы, при этом во всем диапазоне изменени проводимости погрешность не превьш1ает 0,25 0,3% отн. measure the dielectric constant at a loss angle tangent in the circuit is greater than one, while in the whole range of conductivity variation the error does not exceed 0.25 0.3% rel.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864023357A SU1434349A1 (en) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | Self-excited dielectricity meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864023357A SU1434349A1 (en) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | Self-excited dielectricity meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1434349A1 true SU1434349A1 (en) | 1988-10-30 |
Family
ID=21222010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864023357A SU1434349A1 (en) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | Self-excited dielectricity meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1434349A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5367264A (en) * | 1990-11-16 | 1994-11-22 | Siemens Ag | Measuring instrument and method for determining the alcohol content of a mixture |
-
1986
- 1986-02-12 SU SU864023357A patent/SU1434349A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Теори и практика экспрессного контрол влажности твердых и жидких материалов/Под общ. ред. проф. E.G. Кричевского. М.: Энерги , 1980, с. 30. Авторское свидетельство СССР № 1157432, кл. G 01 N 27/22, 1985. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5367264A (en) * | 1990-11-16 | 1994-11-22 | Siemens Ag | Measuring instrument and method for determining the alcohol content of a mixture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5012206A (en) | Inductive proximity switch | |
US4259632A (en) | Continuous action capacitive moisture measuring apparatus | |
JPS5852364B2 (en) | Complementary MOS transistor | |
EP0309085A3 (en) | A detector device | |
AU671316B2 (en) | Oscillator circuit | |
SU1434349A1 (en) | Self-excited dielectricity meter | |
US4719409A (en) | Digital signal output capacitance sensor displacement gauging system | |
US4193046A (en) | Piezo-electric oscillators with automatic gain control | |
US6486683B1 (en) | Variable reactance position detector | |
CA2194956C (en) | Capacitive measuring device with mosfet | |
US4618835A (en) | Proximity sensor oscillator utilizing controlled charge | |
SU1578769A1 (en) | Device for linearization and normalization of family of characteristics of ac signal of transmitter of measured parameter | |
SU1679342A1 (en) | Capacitance moisture meter | |
SU1673875A1 (en) | Temperature measuring device | |
RU2206887C2 (en) | Measuring converter for capacitive pickup | |
JP3178082B2 (en) | Drive control circuit for ultrasonic transducer | |
SU240030A1 (en) | DC AMP | |
SU1120231A1 (en) | Moisture metering unit | |
SU685972A1 (en) | Moisture-content meter | |
SU998938A1 (en) | Device for composite material electromagnetic checking | |
SU651271A1 (en) | Device for measuring quartz resonator active resistance | |
SU670998A1 (en) | Device for automatic compensating for capacitive leakage currents | |
SU1147930A1 (en) | Device for measuring vibration amplitude | |
SU150293A1 (en) | Device for measuring the consistency of a substance | |
SU1305527A1 (en) | Normalizing converter with frequency outpet |