Устройство для обработки измерительных сигналов в резонансном свч-влагомере

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯО 13 46 А 51) 4 С О 1 И 22/04 ТЕНИ ГЦ ОБР ЛЬСТВ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВ(71) Калининградский государственный университет и Калининградское производственное объединение молочной промышленности "Калининградмолпром" (72) Е,Ф.Кондратьев, В.Т.Михальцевич, О.С,Турушев и В.В,Федотов(56) Авторское свидетельство ГСГР Р 1013829, кл, Г 01 М 22/06, 1983,Авторское свидетельство СССР Ф 905754, кл. Г 01 И 22/04, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗИЕРИТЕЛЬНЪХ СИГНАЛОВ В РЕЗОНАНСНОМ СВЧВЛАГОМЕРЕ(57) Изобретение относится к устр-вам для исследования Аизич. и химич, св-в веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений, Устр-во содержит детекторы (Д) 1 и 2, г-р 3 пря моугольных импульсов, блок 8 измерения отношений, индикатор 9, резистор 10, Введены управляемые ключи 4 и 5,эл-т 6 памяти, детектор 7. Д 1 расположен в СВЧ-тракте и соединен с входом Д 2 и г-ра 3. Д 2 и 7 являютсяидентичными пиковыми Д, выполненнымина операц, усилителях 12 и 13, полупроводниковых диодах 14 и 15 и запоминающих конденсаторах 11 и 16, Г-р3 содержит операц. усилитель 17, стабилитрон 18 и конденсатор 19. Г-р 3предназначен для Аормирования управляющих импульсов для ключей 4 и 5.Блок 8 представляет собой АЦП, Д 2выполняет Аункции пикового Д, когдаключи 4 и 5 разомкнуты, Для того,чтобы обеспечить режим работы повторителя, к Д 2 подключен резистор 10.Д 1 предназначен для Аормирования эл.сигнала, несущего информацию о влажности образца, и управляющего сигнала для г-ра 3, Д 2 в режиме пиковогодетектирования предназначен для формирования опорного напряжения, подаваемого на 1-й вход блока 8, а в режиме повторителя - для Аормированиявходного напряжения Д 7. 2 ил13924Изобретение относится к устройствам для исследования Физических и химических свойств веществ с помощьюрадиоволн диапазона СВЧ и может быть5использовано для измерения влажностиразличных диэлектрических материалов,Цель изобретения - повышение точности измерений.На Фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройствадля обработки измерительных сигналов1 в резонансном СВЧ-влагомере, на Фиг.2 - эпюры электрических сигналов нана различных элементах схемы, 15Устройство для обработки измерительных сигналов в резонансном СВЧвлагомере содержит первый детектор1, второй детектор 2, генератор 3прямоугольных импульсов, первый ивторой управляемые ключи 4 и 5, элемент 6 памяти, третий детектор 7,блок 8 измерения отношений, индикатор9 и резистор 10,Первый детектор 1 (диод СВЧ) расположен в СВЧ-тракте (не показан)и соединен с входом второго детектора 2 и входом генератора 3 прямоугольных импульсов. Выход генератора 3прямоугольных импульсов соединен суправляющими входами ключей 4 и 5.Конденсатор 11, входящий в составвторого детектора 2, подключаетсяк нему через первый управляемый ключК выходу второго детектора 2 пол 35ключен элемент 6 памяти (например,конденсатор), выход которого соединен с входами второго управляемогоключа 5 и третьего детектора 7, Выходы второго 2 и третьего 7 детекторов подключены к первому и второмувходам блока 8 измерения отношений.Выходы блока Я измерения отношенийсоединены с входами индикатора 9.Второй 2 и третий 7 детекторы являются идентичными пиковыми детекторами, выполненными на операционныхусилителях 12 и 13, полупроводниковых диодах 14 и 15 и запоминающихконденсаторах 11 и 16Генератор 3 прямоугольных импульсов содержит операционный усилитель17, стабилитрон 18 и конденсатор 9.Управляемые ключи 4 и 5 представляют собой устройства, содержащие,например, КМДП-структуры.Блок 8 измерения отношений представляет собой аналого-цифровой преобразователь (ЯП) . 69Второй детектор 2 выполняет Функции пикового детектора, когда ключи 4 и 5 разомкнуты. Для того, чтобы обеспечить режим работы повторителя, к выходу второго детектора 2 подключен резистор 10.Первый детектор 1 предназначен для формирования первичного электрического сигнала несущего информацию о влажности образца, и управляющего сигнала для генератора 3 прямоугольных импульсов.Генератор 3 прямоугольных импульсов предназначен для формирования управляющих импульсов для ключей 4 и 5,Второй детектор 2 в режиме пикового детектирования предназначен для формирования опорного напряжения, подаваемого на первый вход блока 8 измерения отношений, а в режиме повторитеггя - для формирования входного напряжения третьего детектора 7.Устройство работает следующим образом.На первый детектор 1 при периодическом изменении соотношения между частотой генератора СВЧ и собственной частотой рабочего резонатора выделяется электрический сигнал в виде колоколообразных импульсов, причем напряжение в основании этих импульсов По зависит от мощности генератора СВЧ и не зависит от влажности исследуемого образца, а напряжение в вершине импульсов П зависит от влажности, Эти напряжения подаются на входы второго детектора 2 и генератора 3 прямоугольных импульсов. Генератор 3 Формирует прямоугольные импульсы, отрицательный Фронт которых соответствует началу импульса на выходе первого детектора 1, а положительный - моменту достижения максимального поглощения в исследуемом образце, Пока напряжение на входе второго детектора 2 и генератора 3 равно П, первые и вторые ключи 4 и 5 замкнуты, второй детектор 2 работает в режиме пикового детектирования, конденсаторы 11 и 6 заряжаются и на первый вход блока 8 измерения отношений подается опорное напряжение Но, Начало импульса на выходе первого детектора 1 Формирует отрицательный Фронт прямоугольного импульса на выходе генератора 3. Первый и второц ключи 4 и 5 размыкаются, и второй детектор 2 начинает работать в режиме повторения. При этомнапряжение на входе второго детектора 2 уменьшается, потенциал верхней обкладки конденсатора 6 уменьшается на величину П, равную изменению па 5 дения напряжения на резисторе 10, а напряжение на входе третьего детектора 7 достигает также величины П .Это напряжение запоминается конденсатором 16 и подается на второй вход 10 блока 8 измерения отношений. При этом на выходах блока 8 измерения отношений формируется цифровой сигнал, соответствующий отношению П/Б о, который подается на индикатор 9, В момент,15 когда напряжение П достигает своего максимального значения, напряжение на входе генератора 3 прямоугольных импульсов становится минимальным и формирует положительный фронт пря моугольного импульса на выходе генератора 3. Первый и второй ключи 4 и 5 замыкаются, и начинается новый цикл измерения.Эпюры напряжения (фиг, 2) на раз личных элементах схемы поясняют работу предлагаемого устройства, Эпюра а показывает временную зависимость напряжения на выходе первого детектора 1. Размах колоколообразных им пульсов, пропорциональный величине поглощения СВЧ-энергии исследуемым образцом, равен Ц = П, - П, где Б, - напряжение в основании;напряжение в вершине импульса. Пря 3 моугольные импульсы, вырабатываемые генератором 3 прямоугольных импульсов (эпюра б ), имеют длительность, равную половине длительности колоколообразных импульсов, и период, рав ный периоду повторения этих импульсов. Эпюра 6 показывает потенциал на верхней обкладке элемента 6 памяти, а эпюра 1- потенциал на первом входе блока 8 измерения отношений. На эпюре р изображена временная зависимость потенциала на нижней обкладке конденсатора 6, а на эпюре е - потенциал на втором входе блока 8 измерения отношений.При работе влагомера напряжения П и По могут изменяться из-за изменения мощности генератора СВЧ или чувствительности первого детектора 1, но отношение этих напряжений П/Б при постоянной влажности исследуемого образца остается постоянным, Поэтому изменение покаэанич индикатора 9 может быть связано только с изменением влажности.Формула и э обретенияУстройство для обработки измерительных сигналов в резонансном СВЧ- влагомере, содержащее последовательнЬ соединенные первый и второй детекторы, блок измерения отношений и индикатор, генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с первым детектором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены элемент памяти, первый и второй управляемые ключи, третий детектор, причем выход второго детектора через первый управляемый ключ соединен с первым входом блока измерения отношений и через последовательно включенные элемент памяти и третий детектор с вторым входом блока измерения отношений, при этом вход второго детектора подключен через второй управляемыч ключ к общей шине, а управляющие входы первого и второго управляемых ключей - к выходу генератора прямоугольных импульсов.1392469 О О О е оставитель Н.Мамонтовехред М.Дидык Коррек Черни едактор А.Л Заказ 1886/4 и ВНИИПИ по делам3035, Иоскв енно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул. Проектная, 4 роизв аж 847дарственногоизобретенийЖ, Рауш Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4