Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов

(51)4 С 01 В, 27 9 А САНИЕ ИЗОБРЕТЕ СВИД ЕЛЬСТВУ АВТОРСК Аункгоадраного яжени выхоерелиего Яадра дели ого вле- вто п что,источникелью овьппе точност олниГОСУДДРСТВЕННЫй НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССР949543, кл. С 01 К 27/26, 1982. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ, содержащее высокочастотный генератор, выход которого через резистор связи соединен с емкостным датчиком, включенным в измеритель" ный ЬС -контур с модулирующими варикапами, модулятор, соединенный с общим выводом модулирующих вари- капов, амплитудный детектор, три делителя напряжений и демодулятор, выход которого соединен с входом числителя первого делителя напряжений, выход которого соединен с входом числителя второго делителя напряжений, вход знаменателя которого связан с выходом амплитудного детектора, вход которого связан с измерительным контуром и входом демодулятора, о т л и ч а ю щ тем, что, с целью расширения циональных возможностей, в н дополнительно введены два кв тора, блок извлечения квадра корня, источник опорного напр и два блока вычитания, приче амплитудного детектора через вый квадратор связан с входа менателя первого и третьего телей напряжений, выход трет делителя напряжений связан с входом первого блока вычитан второй вход которого через к тор связан с выходом второго теля напряжений, а выход пер блока вычитания через блок и чения корня - с первым входо го блока вычитания, второй вхкоторого связан с источникомного напряжения.2. Устройство по п.1, о тч а ю щ е е с я тем с ого напряжения соединен с дельным выходом высокочастотенератора.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения подверженныхбыстрым изменениям действительнойи мнимой составляющих диэлектричес-,кой проницаемости веществ в различном агрегатном состоянии.1Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей за счет. обеспечения одновременного измерения действительной имнимой составляющих диэлектрическойпроницаемости.Введение двух квадраторов, первого блока вычитания напряжений15и блока извлечения квадратного корня позволяет из напряжения с выходапервого квадратора, пропорционального квадрату амплитуды высокочастотного напряжения на измерительном контуре, и напряжения с выходавторого делителя напряжений, пропор,ционального действительной составляющей. диэлектрической проницаемости вещества, заполняющего емкостный датчик, Формировать напряжение на входе блока извлечения квадратного корня, пропорциональное квадрату эквивалентной проводимости нагруженного колебательного контура.Введение источника опорного напряжения и второго блока вычитанияпозволяет выделять из напряженияна выходе блока извлечения квадратного корня напряжение, пропорциональ БИное мнимой составляющей,Е диэлектрической проницаемости вещества,заполняющего емкостный датчик, исключая проводимость, эквивалентнуюсобственным потерям в элеметнах нагруженного колебательного контура.Напряжение на выходе второго блокавычитания является мерой мнимой соЦставляющейдиэлектрической проницаемости, 45Введение связи входа источникаопорного напряжения с дополнительным выходом высокочастотного генератора дополнительно повышает точностьНизмеренияза счет исключения 5 Опогрешности, обусловленной нестабильностью амплитуды генератора,На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого устройства,Устройство содержит высокочас- утотный генератор 1, резистор 2 связи, емкостный датчик 3, катушку 4индуктивности, модулирующие варикапы 5, модулятор 6, демодулятор 7,амплитудный детектор 8, делители 911 напряжений, квадраторы 12 и 13,блоки 14 и 15 вычитания, блок 16извлечения квацратного корня и источник 17 опорного напряжения.С измерительным контуром, содержащим катушку 4 индуктивности, ем"костный датчик 3 и модулируищиеварикапы 5, связаны входы демодулятора 7 и амплитудногс детектора 8и через резистор 2 выход высокочастотного генератора 1, Выход амплитудного детектора 8 соединен с входомпервого квадратора 12 и входом знаменателя второго делителя 10 напряжений, вход числителя которогосвязан с выходом первого делителя9 напряжений, Вход числителя делителя 9 напряжений подключен к выходудемодулятора 7, а вход знаменателя -к выходу квадратора 12 и входу знаменателя третьего делителя 11 напряжений, Входы первого блока 14 вычитания напряжений соединены с выходами третьего делителя 11 и второгоквадратора 13, вход которого подключен к выходу второго делителя 10,Выход первого блока 14 вычитаниячерез блок 16 извлечения квадратного корня связан с первым входом второго блока 15 вычитания, второй входкоторого соединен с выходом регулируемого источника 17 опорного напряжения.нВыходом устройства по мнимойсоставляющей диэлектрической проницаемости является выход второгоблока 15 вычитания напряжений, авыходом по действительной Е составляюшей диэлектрической проницаемости - выход второго делителя 10.Устройство работает следующим образом,С высокочастотного генератора 1через резистор 2 связи напряжениепоступает на измерительныйС -контур. Аналитически амплитуда напряжения О на контуре определяется модулем коэФФициента передачи А, являющегося Функцией параметров измерительной схемы в т.ч, емкостиконтура и проводимости, эквивалент-ной потерям в исследуемой пробе,заполняющей емкостный датчик 3, т.е./47 Тираж 747 НИИПИ Государственного компо делам изобретений и о 35, Москва, Ж, Раушская аказ 85 одписн та ССытий оектная,блока 15 при пустом емкостном датчике 3, В результате на выходе блока 15 в соответствии с уравнением (9) формируется напряжение, пропорциональное проводимости, эквивалентной потерям в исследуемой пробе.Учитывая, что мнимая составляющая Я диэлектрической проницаемости связана с проводимостьюсоотношением : " где С 1 - ра . изС,иал ППП Патент , г. Ужгород оочая емкость датчика 3, то при неизменных частоте генератора и рабочей емкости датчика 3 выход блока 15 может быть проградуирован в значениях мнимой составляющей диэлектрической проницаемости,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет наряду с действительной составляющей Е измерятьЦи мнимую составляющуюпри сохранении высокой точности и быстродействии.