Устройство для измерения параметров диэлектрических материалов

562 А советснихЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИ 22/04 ОПИСАНИЕ ИЗСБРЕТ А ВТОРСНОМУ для животноводств и Кировоградский йственного маши 13 формироват 6 тактовых пульсов, к дешифратор 15,пульсов. 1 ил,СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ(71) Всесоюзный научно-.исследовательский институт по испытанию машин и оборудования а и кормопроизводстваинститут сельскохозяностроения(56) Справочник./Под ред, В,В,Клюева, кн, 1 М,: Машиностроение, 1,976, с, 210.Авторское свидетельство СССР У 1161898, кл, С О К 27/26, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности, Устр-восодержит автогенератор 1, приемопередающую антенну 2, индикатор 17,кнопку 18 обнуления, Вновь введенысумматор 3, источник 4 опорного напряжения, масштабные у-ли 5 и б, ком"параторы 7 и 8, резисторные матрицы9 и 10, счетчики 1 и 12 тактовыхИзобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться для измерения почв бескоктактным методом. Цель изобретения - повышение 5точности.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства дляизмерения параметров диэлектрическихматериалов, 1 ОУстройство для измерения параметров диэлектрических материалов содержит автогенератор 1, приемопередающую антенну 2, сумматор 3, источник 4 опорного напряжения, первый ивторой масштабные усилители 5 и 6,первый и второй компараторы 7 и 8.первую и вторую резисторные матрицы9 и 10, первый и второй счетчики 1и 12 тактовых импульсов, ключ 13,формирователь 14, дешифратор 15, генератор 16 тактовых импульсов, индикатор 17, а также кнопку 18 обнуления.25Устройство для измерения параметров диэлектрических материалов работает следующим образом,Электромагнитные колебания, возбуждаемые автогенератором , прие 2мопередающая антенна 2 излучаетперпендикулярно к поверхности почвы19 и принимает после отражения отнее, В результате суперпозициипадающей и отраженной волн в прост:7равенстве между приемопередающей антенной 2 и почвой 19 устанавливается стоячая волна напряженности электрического поля с характерным длянее чередованием максимумов и миниму 40мов, Причем, действующее значениенапряженности в экстремумах линейносвязано с коэффициентом отражения,а следовательно, с влажностьюг 1 = АИ + В, где г - коэффициентф 5отражения; Ю - влажность; А и Вконстанты.Изменения указанной напряженности преобразуются в изменения входного сопротивления приемопередающей антенны 2 со стороны высокочастотной части автогенератора 1, а затем в пропорциональные изменения напряжения 11 в его низкочастотной части, При перемещении приемопередающей антенны по вертикали над поверхностью почвы 19 напряжение Ц, отражая распределение поля в пространстве, проходят через максимумы и миникумы зависимости 11(Ь), колеблясь относительно некоторого среднего значения Б Последнее пропорционально действующему значению напряженности электрического поля излучаемой волны и определяется при работе приемо- передающей антенны 2 в свободном пространстве в отсутствие, отражений,Из-за температурных дрейфов параметров автогенератора 1 излучаемая энергия несколько непостоянна, вследствие чего значения 11, и, следовательно, Б(Ь) одновременно изменяются по случайному закону, Поэтому в устройстве измеряется не одно, а два экстремальных значения напряжения максимум и минимум:11 макс "о С 1 г) 9Б = П - П 1 г,где С и Б - константы,а затем определяется разностьЦ - Ц = (С+11)1 1,которая пропорциональна 1 г , а следовательно, и М,Коэффициент пропорциональностинаходят при градуировке устройства,Для обеспечения однозначности и максимальной чувствительности измерений выбирают нижние экстремумы зависимости Б(Ь) - наибольший максимуми каимекьший минимум,Для выделения, запоминания и инцикации сигнала служит предлагаемоеустройство, настройка которого заключается в следующем,Приемопередающую антенну 2 направляют в свободное пространство, При этом ка выходе автогенератора 1 возникает напряжение 11, На выходе источника 4 устанавливают такое же напряжение, Разность напряжений автогенератора 1 и источника 4 определяется сумматором 3 и в момент настройки равна нулю Следовательно, равно кулю напряжение на выходе масштабных усилителей 5 и 6 и на инвертирующих входах компараторов 7 и 8, При нажатии кнопки 18 счетчики 11 и 12устанавливаются в нуль, на выходе резисторных матриц 9 и 1 О и на инвертирующих входах комлараторов 7 и 8 напряжение также равно нулю, Счет-. чик 11, воздействуя на дешифратор 15, устанавливает на индикатор 17 напряжение, соответствующее цифровому нулю, После проведения укаэанных опе 1288562раций приемопередаюшую антенну 2располагают в направлении к почве 19,При перемещении приемопередающейантенны 2 по вертикали, например,вверх через первый минимум напряженности поля стоячей волны напряжениеБ автогенератора 1 снановится меньшенапряжения Б, источника 4, Напряжениеразности Б, - Б, выделяемое сумматором 3, положительно. Оно поступаетна неинвертирующий вход масштабногоусилителя 6 и на инвертирующий входмасштабного усилителя 5, усиливаетсяи поступает на инвертирующие входы 15компараторов 7 и 8, где сравнивается с нулевыми напряжениями резисторных матриц 9 и 10 соответственно,Напряжение на масштабном усилителе бинвертируется, т,е, становится отри, цательным заведомо меньшим нулевогонапряжения резисторной матрицы 1 О,поэтому компаратор 8 сигнал не пропускает, напряжение на его выходеравно нулю, второй канал не работает, 25Положительное напряжение на выходемасштабного усилителя 5 сравнивается с компаратором 7 с нулевым напряжением резисторной матрицы 9, На выходе компаратора 7 возникает напряжение, включается формирователь 14,который, в свою очередь, запускаетгенератор 16 на индикацию полученной информации,Импульсы генератора 16 подсчитываются счетчиком 1 1 и поступают на дешифратор 15, а на выходе резисторной матрицы 9 напряжение увеличивается пропорционально количествутактовых импульсов. Когда на входахкомпаратора 7 напряжение резисторной матрицы 9 сравняется с напряжением масштабного усилителя 5,компаратор 7 отключает формирователь14, включается генератор 16, останавливается счетчик 11 и с формировате-.ля 14 подается сигнал дешифратору15 на индикацию полученной информации, Этот процесс возобновляется каждый раз, пока напряжение масштабногоусилителя 5 превышает напряжение резисторной матрицы 9, При достиженииП , разность Н - Бдостигаетминимального значения, соответствующего максимальному значению напряжения резисторной матрицы 9 и показанию индикатора 17,Дальнейшее перемещение приемопередающей антенны 2 вверх, выше минимума напряженности поля стоячей волны, приводит к увеличению У, уменьшению разности Б - Б, уменьшениюнапряжения масштабного усилителя 5,поэтому остаются отключеннымИ формирователь 14, генератор 16, счетчик11, а на индикаторе 17 сохраняетсязапомненное значение, пропорциональное Б, - Б , При дальнейшем подъеме растущее значение Б достигаетУ, и начинает превышать его, Отрицательное напряжение сумматора 3 ПБ инвертируется масштабным усилителем 6, становится положительными сравнивается в компараторе 8 с нулевым напряжением резисторной матрицы 10, Начинает работать второй измерительный канал, Поскольку напряжение масштабного усилителя 6 превышает напряжение резисторной матрицы10, компаратор 8 включает формирователь 14, тот, в свою очередь, запускает генератор 16 и подает сигналзапрета дешифратору 15 на индикациюинформации, Одновременно компаратор8 формирует сигнал, разрешающий ключу 13 пропустить тактовые импульсыс генератора 16 на счетчик 12,По мере счета напряжение на выходе резисторной матрицы 10 увеличивается и сравнивается с напряжениеммасштабного усилителя 6. Компаратор8 через формирователь 14 останавливает генератор 16, счет прекращается, включается индикация, Процесспродолжается.до тех пор, пока приемопередающая антенна 2 не пройдет через максимумы напряженности поля стоячей волны, В этом случае во втором канале Формируется максимальноезначение, пропорциональное разности Б , - Г , которое добавляется кзначению, пропорциональному Б, - Б,сформированному в первом канале изапомненному дешифратором 15, Коэффициенты усиления масштабных усилителей 5 и 6 одинаковы, сгедовательно, показания индикатора 17 пропорциональны разности Б - Укотомакс мин фрая пропорциональна Б - Б = аЮ+Ь Иакс мицгде а и Ь - константы.Дальнейшее перемещение н любомнаправлении через другие максимумыи минимумы поля стоячей волны неизменяет показаний индикатора 17,Константа Ь определяет начало отЗаказ 780041 Тираж 776 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпа делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская няб Д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул,Проектная,4 счета, и регулируется коэффициентомусиления масштабных усилителей 5 и 6,Константа а характеризует чувствитепьность устройства и регулируетсякоэффициентом, усиления масштабныхусилителей 5 и 6. Формула изобретения Устройство для измерения парамет 10 ров диэлектрических материалов, содержащее последовательно соединенные автогенератор и приемопередающую антенну, и индикатор, а т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью15 повышения точности, введены последо-; вательно соединенные источник опорного напряжения,. сумматор, первый масштабный усилитель, первый кампа" ратор, формирователь, генератор тактаных импульсон, ключ, первый счетчик тактовых импульсон, первая резисторная матрица и второй.компаратОр у выхОд которого подсоединен квходу Формирователя, между выходомсумматарР и Вторым ВхОДОм Второгокомпяратора введен нтарай масштабньй усилитель, Между выходам генера"тара тактовых импульсан и входом индикатора введены последовательна соединенные Второй счетчик тактовых импульсов и дешифратор, запрещающийвход которого соединен с ныходом фарМИРОВЯТЕЛЯу МСЖДУ ВЫХОДОМ ВТОРОГОСЧЕТЧИКЯ ТЯКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ И ВТОрым входом первого кампарятаря введе"на вторая резисторная матрица, призтам стробирующий вход ключа соединен с выходом второго кампаратора,