Автоматический измеритель параметров диэлектриков

"нд АМл 1767668 Союз Советских Социалистических Республик(501 Я 27/26 с присоединением заявки МоГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИКОВ Изобретение относится к радиотехни- ке и может использоваться для измерения диэлектрических параметров диэлектриков и полупроводников.Известен автоматический измеритель 5 параметров диэлектриков, содержащий сверхвысокочастотный генератор, первый и второй ферритовые вентили, первый и второй направленные ответвители, аттенюатор, трансформатор пол 10 ных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором, первый детектор соединенный через блок автоматической подстройки частоты с входом сверх- высокочастотного генератора, второй 15детектор и индикатор 1,11.Однако известный автоматический измеритель параметров диэлектриков имеет недостаточно высокое быстродействие20Цель изобретения - повышение быстродействия.Для этого в автоматический измеритель параметров диэлектриков, содержащий сверхвысокочастотный генератор,25 первый и второй ферритовые вентили, первый и второй направленные ответвители, аттенюатор, трансформатор полных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором, первый детек тор, соединенный через блок автоматической подстройки частоты с входомсверхвысокочастотного генератора, второй детектор и индикатор, введены блокпреобразования частоты, содержащийпоследовательно соединенные, кварцевый генератор, генератор гармоник,сверхвысокочастотный смеситель и высокочастотный смеситель,к другомувходу которого подключен перестраиваемый высокочастотный генератор,блок преобразования напряжения в частоту, состоящий из соединенных последовательно дифференциального усилителя и управляемого генератора, и решающий блок,. содержащий счетчик импульсов, соединенный с устройствомуправления, на входы которого включены блоки, задающие коэффициентыдиэлектрической проницаемости итангенса угла потерь диэлектриков,причем выход счетчика импульсов соединен с индикатором, а три другихвхода устройства управления соединены соответственно с выходами кварцевого генератора, высокочастотногосмесителя и управляемого генератора,при этом последовательно соединенысверхвысокочастотный генератор, первый ферритовый вентиль, первый нап.равленный отн етв ит ель, аттенюатор,второй направленный ответвитель итрансформатор полных сопротивлений,выход измерительного резонатора через второй ферритовый вентиль подключен к входу первого, детектора, другой выход которого соединен с первым" входом дифференциального усилителя,второй вход которого через второй детектор соединен с другим плечом второго направленного ответвителя, а другое плечо первого направленного от ветвителя соединено с другим входомсверхвысокочастотного смесителя.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема предложенногоавтоматического измерителя. 1Автоматический измеритель параметров диэлектриков содержит сверхнысокочастотный генератор 1, первый2 и второй 3 Ферритовые вентили,первый 4 и второй 5 направленные отнетвители, трансформатор 6 полныхсопротивлений, измерительный резонатор 7, аттенюатор 8, перный 9 ивторой 10 детекторы, блок 11 автоматической подстройки частоты, блок 12прео(разонания частоты, состоящийиз кварцевого генератора 13, генератора 14 гармоник, сверхвысокочастот-,ного смесителя 15, высокочастотногосмесителя 16 и перестраиваемого высокочастотного генератора 17, блок 18преобразования напряженияв частоту,состоящий из дифференциального усилителя 19 и управляемого генератора 20,решающий блок 21, состоящий из устройстна 22 управления, блока 23 задающе- З 5го коэффициент диэлектрической проницаемости, блока 24 задакщего коэффи""циенттангенса угла потерь диэлектриков и счетчика 25 импульсов, и индикатор 26. 40Автоматический измеритель параметров диэлектриков работает следующим образом.Мощность с выхода сверхвысокочастотного генератора 1 через последова тельно соединенные первый ферритовый вентиль 2, первый направленный ответвктель 4, аттенюатор 8, второй направленный отнетвитель 5 и трансформатор 6 подается на измерительный 50 резонатор 7, а затем через второй ферритовый вентиль 3 - на первый детектор 9, с выхода которого сигнал поступает на вход блока 11, с помощью которого частота сверхвысокочастотного генератора 1 поддерживается равной резонансной частоте измерительного реэойатора 7.В блоке 12 сигнал с кварцевого генератора 13 подается на генератор 14, из спектра которого выделяется час тота, наиболее близкая к.частоте сверхвысокочастотного генератора 1. Сигнал с генератора 14 подается" на сверхвысокочастотный смеситель 15, . на второй вход которого чере,з пер вый направленный отнетнитель 4 подансигнал сверхвысокочастотного гене-ратора 1.На выходе сверхвысокочастотногосмесителя 15 выделяется сигнал раз.ностной частоты ГГч-Г и подается на высокочастотный смеситель 16,йаличие которого снязано с необходймостью получения начальной разностичастот, подлежащей дальнейшему преобразованию до значения, близкого к нулю.Введение в измерительный резонатор 7 исследуемого образца (жидкости,стержни, диски и т,д.) в зависимостиот выбранного типа резонатора приводит к изменению частоты сверхвысокочастотного генератора 1 на приращение дГ = Го - Г, функционально связанное с диэлектрической проницаемостью Е) измеряемого образца.Соответственно на выходе высокочастотного смесителя 16 устанавливается сигнал частоты д 1, который поступает в устройство 22 решающего блока21.В режиме измерения диэлектрическойпроницаемости 6 в устройстве 22 осуществляется решение уравнения связии д 1, при этом коэффициент диэлектрической проницаемости (Кр) устанавливается в соответствии с заданными размерами измеряемого образца и используемого измерительного резонатора 7. Результат решения, численно равный измеряемому значению Е , записывается в счетчике 25 и индицируетсяна цифровом табло индикатора 26 непосредственно в единицах Е,Снерхвысокочастотный сигнал с выхода нторого направленного отнетвителя 5 подается на второй детектор 10,а затем - на вход дифференциальногоусилителя 19. На другой вход дифференциального усилителя 19 подается напряжение с первого детектора 9, пропорциональное мощности, прошедшей черезизмерительный резонатор 7.Выходное напряжение дифференциального усилителя 19 с помощью управляемого генератора 20 преобразуется вчастоту, значение которой функционально связано с проходящей через измерительный резонатор 7 мощностью . Одновременно на выходе управляемого генератора 20 изменяется частота,соответствующая изменению мощностиизмерительного резонатора 7, котораяв свою очередь функционально связанас тангенсом угла потерь диэлектриков(1 хД) измеряемого образца,В режиме измерения 1 д в устройстве 22 реализуется уравнение связи 1 д Ю с частотой, снимаемой с выхода управляемого генератора 20. Этачастота определяется величиной, пропорциональной сГ измеряемого образ-,ца, КоэфФициент тангенса угла потеРь767668 10 э 7186/41 Подписное НИИПИ 3 ираж 101 диэлектриков К) устанавливается из тех же соображений, что и коэффи- циент К 6Результат решения заданного уравнения записывается в счетчике 25 и индицируется на циФровом табло индикатора 26 непосредственно в единицахДля синхронизации работ всех узлов в устройство 22 вводится частота кварцевого генератора 13 блока 12. формула изобретения Автоматический измеритель парамет 15 ров диэлектриков, содержащий сверхвысокочас тотный генератор, первый и второй ферритовые вентили, первый и второй направленные ответвители, аттенюатор трансформатор полных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором, первый детектор, соединенный через блок автоматической подстройки частоты с входом сверхвысокочастотного генератора, 25 второй детектор и индикатор, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок преобразования частоты, содержащий последовательно соединен ные кварцевый генератор, генератор гармоник, сверхвысокочастотный сме-. ситель и высокочастотный смеситель, к другому Входу которого подключен перестраиваемый высокочастотный ге нератор, блок преобразования напряжения в частоту, состоящий из соединенных последовательно дифференциального усилителя и управляемогогенератора, и решающий блок, содержащий счетчик импульсов соединенный с устроиством управления, навходы которого включены блоки,задающие коэффициенты диэлектрической проницаемости и тангенса углапотерь диэлектриков, причем выходсчетчика импульсов соединен с индикатором, а три. других входа устройства управления соединены соответственно с выходами кварцевого генератора, высокочастотного смесителяи управляемого генератора, при этомпоследовательно соединены сверхвысокочастотный генератор, первый ферритовый вентиль, пЕрвый направленныйответвитель, аттенюатор, второй направленный ответвитель и трансформатор полных сопротивлений, выход измерительного резонатора через второйферритовый вентиль подключен к входу первого детектора, другой выходкоторого соедйнен с первым входомдифференциального усилителя, второйвход которого через второй детекторсоединен с другим плечом второго направленного ответвителя, а другоеплечо первого. направленного ответвителя соединено с другим входом сверхвысокочастотного смесителя.Иточники информации,принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское свидетельство СССРУ 263981, кл. 601 М 27/22 1966