SU1672337A1 - Устройство дл комплексного измерени свойств материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  диэлектрической проницаемости и сопротивлени  материалов. Цель изобретени  - повышение точности и достоверности измерени . Устройство содержит генератор треугольного напр жени , измерительный генератор высокой частоты, генераторы импульсов запуска, остановки, сброса, чувствительный элемент, блок детектировани , пиковый детектор, компаратор, формирователь выходного сигнала, измеритель частоты. 4 ил.

Description

1

(21)4454997/25 (22) 05.07.88 (46)23.08.91. Бюл. №31

(71)Центральное конструкторско-техноло- гическое бюро приборостроени  с опытным производством

(72)Б.С.Глузман, А.Е.Девгопол, Б.Е.Фиш- мэн и В.М.Хилюк (53)551.5087(088.8)

(56) Берлинер М.А. Измерение влажности. М: Энерги , 1973, с.119-122.

Измерени  в электронике. - Справочник под ред В.А.Кузнецова. М.: Энергоато- миздат, 1987, с.232-233.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  диэлектрической проницаемости и сопротивлени  материалов. Цель изобретени  - повышение точности и достоверности измерени . Устройство содержит генератор треугольного напр жени , измерительный генератор высокой частоты, генераторы импульсов запуска, остановки , сброса, чувствительный элемент, блок детектировани , пиковый детектор, компаратор, формирователь выходного сигнала , измеритель частоты. 4 ил.

Изобретение относитс  к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано дл  измерени  диэлектрической проницаемости и сопротивлени  листовых материалов в целлюлознобумаж- ной и других отрасл х промышленности (например , химической, текстильной и т.п.).

Цель изобретени  - повышение точности и достоверности измерений.

На фиг.1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства дл  комплексного измерени  свойств материалов; на фиг.2 - эпюры напр жени , характеризующие работу блоков предлагаемого устройства дл  комплексного измерени  свойств материалов: а - на выходе генератора треугольного напр жени ; б - х на выходе усилител , у - на выходе пикового детектора; в - на выходе компаратора; г-на выходе генератора импульсов запуска, д - на выхо (Л

С

де генератора импульсов остановки; Е - на выходе генератора импульсов сброса; на фиг.З и 4 - электрическа  эквивалентна  схема взаимодействи  объекта измерени  с чувствительным элементом.

Устройство дл  комплексного измерени  свойств материалов содержит генератор 1 треугольного напр жени , измерительный генератор 2 высокой частоты , чувствительный элемент 3, блок 4 детектировани  , включающий детектор, усилитель 5, делитель 6, пиковый детектор 7, компаратор 8, генератор 9 импульсов запуска , генератор 10 импульсов остановки, генератор 11 импульсов сброса, формирователь 12 выходного ВЧ сигнала, измеритель 13 частоты.

Устройство дл  комплексного измерени  свойств материалов работает следующим образом.

О

ю со

CJ

Лч|

Измерительный генератор 2 высокой частоты генерирует ВЧ напр жение, частота которого определ етс  напр жением на выходе генератора 1 треугольного напр жени , а амплитуда поддерживаетс  посто нной независимо от частоты. ВЧ напр жение поступает на вход чувствительного элемента 3 и на первый вход формировател  12 выходного ВЧ сигнала. С выхода ЧЭ 3 напр жение , завис щее от частоты генератора 2 и параметров ЧЭ 3, поступает на вход детектора 4, где выдел етс  низкочастотна  огибающа  сигнала. С выхода детектора 4 низкочастотный сигнал поступает через усилитель 5 на делитель 6 и на один из входов компаратора 8. Работу предлагаемого устройства удобно проследить по эпюрам напр жени , приведенным на фиг.2. Пусть вначале напр жение генератора треугольного напр жени  растет (а, фиг.2). Напр жение на выходе усилител  5 мен етс  согласно бх, фиг.2, а на выходе пикового детектора 7 мен етс  согласно бу, фиг.2. Когда напр жени  на входах компаратора станут равны (момент на фиг.2), напр жение на выходе компаратора скачком становитс  положительным (Ь фиг.2), формируетс  импульс запуска (г, фиг.2), импульс остановки (д, фиг.2) и импульс сброса (Ь, фиг.2).

Импульс запуска формируетс  генератором 9 импульсов запуска и запускает измеритель 13 частоты.

Импульс остановки формируетс  генератором 10 импульсов остановки и подаетс  на вход генератора 1 треугольного напр жени  и на первый (управл ющий) вход форми- ровател  12 выходного ВЧ сигнала, запуска  его. Изменение частоты измерительного генератора 2 высокой частоты прекращаетс  на врем  от ti до т.2, ( - длительность импульса остановки). Импульс остановки подаетс  также на вход генератора 11 импульсов сброса, запуска  его своим срезом.

Импульс сброса формируетс  генератором 11 импульсов сброса и подаетс  на вход генератора 1 треугольного напр жени  и пикового детектора 7. После поступлени  импульса сброса возобновл етс  изменение частоты измерительного генератора 2 высокой частоты, причем знак этого изменени  мен етс  на противоположный, а напр жение на выходе пикового детектора обнул етс  (бу, фиг.2). После обнулени  напр жени  на выходе пикового детектора напр жение на выходе компаратора 8 снова становитс  отрицательным, измерительна  схема возвращаетс  в исходное состо ние и обеспечивает измерение значени  информативного параметра частоты при обратном проходе АЧХ ЧЭ.

Приуменьшении напр жени  генератора 1 треугольного напр жени  все процессы

повтор ютс , но частота, соответствующа  моменту времени (а фиг.2), находитс  на другом склоне АЧХ ЧЭ (так как, АЧХ ЧЭ проходит теперь в противоположном направлении ).

За полный цикл измерени , определ емый генератором 1 треугольного напр жени , производитс  измерение двух частот тл и fn, при которых значени  выходного сигнала Ч Э достигают определенной и фиксированной части от максимального значени .

Рассмотрим наиболее существенные факторы, которые определ ют измерительное преобразование, осуществл емое пред- лагаемымустройством.Дл 

чувствительного элемента 3 может быть записана следующа  зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты:

Ц,

25

+ R4RH)2+lJ(f-)2

. 0)

где RI и Li - эквивалентные значени  активного сопротивлени  и индуктивности ЧЭ;

R1- дополнительное сопротивление, вносимое в контур за счет процессов затухани  электромагнитной энергии в материале объекта измерени ;

RH - сопротивление нагрузки;

fpea резонансна  частота ЧЭ;

Uo - амплитуда напр жени , поступающего на вход ЧЭ с выхода измерительного генератора высокой частоты.

Дл  величины fpea справедливо следующее соотношением 1

Рез Vi 1 г (2)

где Ci - эквивалентна  емкость ЧЭ с учетом емкости, вносимой веществом объекта измерени .

Рассмотрим измерительное преобразование , в котором информативными параметрами  вл ютс  значени  частот тл и fn. На этих частотах амплитуда сигнала достигает заданной части от величины 1рвз. Из уравнени  (1) дл  fn и fn вытекают следуюц

W: (3)

щие уравнени :

VT+R1 + Rn)2 + d(f, -1ЁУ) Ц)

MR.+R +fVf+UCfn

где К - заданный относительный уровень амплитуды сигнала на частотах fn и fn (0 К

1).

Приравнива  выражени  левых получаем

ЛЛ .. „

2п

rf а резч2 (f« - -, - ) - (fn -Ј-Г отсюда

ry

fpes - ffl fn .(5)

Уравнение (5) определ ет значение fpea через значени  fn и fn.

Подставим в первое уравнение системы (3) значение рез (т.е. значение I при ) и f2pes в формуле (5). Тогда получим:

К -

(Ri R1 + R,.) Н( « - п)2(Ri -R +RH)

(0)

Отсюда следует (Ri + R1 +RH)2

L2 (г„ - fn)2 . (7)

1 -К

Выражение (7) описывает функциональную зависимость между значени ми R1 и значени ми fn и fn.

Таким образом, можно по измерени м информативных параметров f л и f п с учетом зависимостей (5) и (7) определ ть свойства обьектов измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  комплексного измерени  свойств материалов, содержащее последовательно соединенные генератор треугольного напр жени , измерительный генератор высокой частоты, чувствительный элемент, блок детектировани  и изм ритель частоты, отличающеес  тем. что, с целью повышени  точности и достоверности измерени , в него дополнительно введены пиковый детектор, компаратор, генератор импульсов запуска и генератор импульсов остановки, генератор импульсов сброса, формирователь выходного высокочастотного сигнала, при этом выход генера0 тора импульсов остановки св зан с входом генератора импульсов сброса, первым входом формировател  выходного высокочастотного сигнала и первым входом генератора треугольного напр жени , вы5 ход блока детектировани  св зан с первым входом компаратора и первым входом пикового детектора, выход пикового детектора св зан с вторым входом компаратора, выход компаратора св зан с входом генерато0 ра импульсов запуска и входом генератора импульсов остановки, выход генератора импульсов запуска св зан с первым входом измерител  частоты, второй вход формировател  выходного высокочастотного сигна5 ла св зан с выходом измерительного генератора высокой частоты, выход формировател  выходного высокочастотного сиг нала св зан с вторым входом измерител  частоты, выход генератора импульсов сбро0 са св зан с вторым входом генератора треугольного напр жени  и вторым входом пикового детектора

   01/8.1

   Редактор С.Патрушева

   Заказ 2835