Диэлькометрический анализатор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) 111) 1)5 с о и г 7/г ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.05.90В,Подго1,508.торское7, кл.рское сО, кл. функциональн ство содержи тор, емкости в ЬС-контур с ирующим кон демодулятОр, преобраэоват к возможностеи. Устрой" т высокочастотный генера й датчик, включенныймодулирующим и компенденсаторами, модулятор, КС-триггер, накопитель ель емкость - частота,2 Бюл,рный (088.8) свйдетел С 01 И 27 видетельс С 01 М 27 тво СССР 2, 1970. о СССР 2, 1979. блок управленисивный счетчикобразователь,ИЛИ. Повышение суммирующии и рфункциональныйгические схемы Иочности измерений вер реи(54) ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕ (57) Изобретение от тельной технике и м зовано для измерени КИИ ААЛИЗАТОРос итс я к из )врижет быть иеполь игается за сче нного значения ности демодуля циональных во неэависимост з ви" т ога диэлектрическихвердых веществ тора. Расширение зможностей дост ел ун параметров жидкихЦель изобретения гается за счет измеренияного параметра - активноти материала2 ил. повышение точноодновременном по ель- с ос" ф дополни од ни и изм ышении ыстродеиствия и расшир зова- пан ра т с т ыс е фа; рис актее прин" лькоые хрирующ езо иг.2кон ра, иллюс предлагае анализато ого ди а (а- ЬС-кон деис тв резоура ког метр нанс теристика я ха Изобретение относится к ий технике и может быть исп ля измерения диэлектрическихтров жидких и твердых веществ,ектрические потери в которых моизменяться в широких пределах.ель изобретения - повышение точи измерения диэлектрических параов при одновременном повышенииродействия и расширение функционых возможностей,а фиг.1 приведена принципиальнаяа диэлькометрического анализатопри незаполненном датчике, Ь - резонансная характеристика ЬС-контура при датчике, заполненном анализируемой пробой с эквивалентной проводи.мостью д).Диэлькометрический анализатор содержит высокочастотный генератор 1; измерительный контур 2, состоящий из катушки 3 индуктивности, емкостно" го датчика 4, компенсирующего кон денсатора 5, модулирующего конденсатора 6, модулятор 7, выход которого связан с управляющим входом модулирующего конденсатора 6, демодулятор 8, статический синхронный КБ"триггер 9, входы которого "Сброс и Установка" связаны с. выходами мо дулятора 7, накопитель 10, дополни 156795420 тельный конденсатор 11, управляющийвход которого связан с выходом накопителя и управляющим входом компенсирующего конденсатора 5 преобразоЭ5ватель емкость - частота 13, входкоторого связан с дополнительнымконденсатором 11, блок 13 управления,вход которого связан с выходом статического синхронного КБ-триггера 9и входом накопителя 10, два счетчика14 и 15 импульсов, функциональныйпреобразователь 16, вход которогосвязан с выходом реверсивного счетчика 14, три схемы И 17, 18 и 19,схему ИЛИ 20 и блок 21 индикации,первый вход которого связан с выходомфункционального преобразователя 16,а второй вход - с выходом суммирующего счетчика 15 импульсов,Первые входы схем И 17, 18 и 19связаны с выходом преобразователяемкость - частота 12, С первым выходом блока 13 управления связаны одиниз входов схемы ИЛИ О и второй вход 25схемы И 17, а ее выход - с входомобратного счета реверсивного счетчика 14, вход прямого счета которогосвязан с выходом схемы И 18, второйвход которои связан с вторым выходом 30блока 13 управления и вторым входомсхемы ИЛИ 20, Выход схемы ИЛИ 20 связан с вторым входом схемы И 19, выходкоторой связан с входом суммирующегосчетчика 15,Блок 13 выполнен как управляющий35блок стандартного частотомера, работающего в режиме внешнего запуска отКБ-триггера 9, Функциональный преобразователь 6 может быть выполнен в40виде матрицы, адресные входы которойсвязаны с выходом счетчика 14, а выход - с блоком 21 индикации.Диэлькометрический анализатор работает следующим образом,45На измерительный ЬС-контур 2 с выхода генератора 1 поступает высокочастотное напряжение, При измененииемкости датчика 4 (например, послезаполнения исследуемым веществом)ЬС-контур расстраивается относительночастоты ВЧ-генератора, Вследствие не-,равенства коэффициентов передачи измерительной схемы при двух значенияхемкостей модулирующего конденсатора556 высокочастотное напряжение на кон-,туре модулируется по амплитуде, Изменение емкости конденсатора осуществляется прямоугольными импульсами,поступающими вмес те с напряжениемсмещения с выхода модулятора 7,Демодулятором 8 выделяется и усиливается низкочастотная огибающаяВЧ-напряжения на измерительном ЬСконтуре. Частота сигнала на выходедемодулятора 8 равна частоте модулятора 7, а его фаза и амплитуда зависят от знака и величины расстройкиизмерительного ЬС-контура 2 относительно частоты генератора 1,К симметричным выходам модулятора7 подключены входы "Установка" и"Сброс" статического синхронного КБтриггера 9. Тактовый вход КБ-триггера9 связан с выходом демодулятора 8,а следовательно, состояние КБ-триггера зависит от фазы сигнала на выходедемодулятора,Напряжение на выходе накопителя1 О, подключенного к выходу триггера9, после установки последнего изменя.ется таким образом, чтобы изменитьемкость компенсирующего конденсатора5 в сторону изменения знака рассогласования резонансной частоты измерительного контура 2 относительно частоты генератора 1. При этом глубинамодуляции высокочастотного сигналана измерительном контуре начинаетуменьшатьсяС уменьшением глубинымодуляции ниже зоны нечувствительности демодулятора 8 сигнал на выходедемодулятора исчезает, Однако изменение напряжения на выходе накопителя1 О и, следовательно, резонансной частоты контура 2 продолжается до техпор, пока не изменится фаза модуляции напряжения на ЬС-контуре 2, . глу.бина модуляции вновь не превысит зоны нечувствительности демодулятора.8.После этого на выходедемодулятора появляется сигнал противоположной фазы,который изменяет состояние КБ-триггера 9, Напряжение на выходе накопителя и емкости конденсаторов 5 и 11 будут изменяться в противоположную сторону вплоть до нового изменения фазы.сигнала на выходе демодулятора 8,Таким образо 1, в установившемсярежиме имеют место периодические колебания емкости компенсирующего 5 идополнительного 11 конденсаторов око.ло среднего значения, соответствующе.го резонансу измерительного ЬС-конту.ра, т,е, максимальное отклонение емкости компенсирующего конденсатора 5от резонансного значения зависит отпороговой чувствительности 1 У демодулятора ц от добротности Ч измерительного 1.С-контура, Частота переключенийЮ-триггера 9 определяется постояннойвремени накопителя 10, порогом чувствительности демодулятора 8 и добротностью измерительного 1.С-контура ивыбирается значительно ниже частоты 40 модулятора,При переходе КБ-триггера 9 вединичное состояние блок 13 управления, предварительно очистив, запускает счетчики 14 и 15, При этом в счетчиках фиксируется зцачецие частотыРпреобразователя емкость - частота 12, соответствующее максимальной за период емкости конденсаторов5 и 11.Сброс счетчиков 14 и 15 осущест(1вляется через диффереццирующую КСцепь, вход которой связан с первымвыходом блока 13 управления через инвертор (дифференцнрующая КС-цепьна чертеже не показана), 25Прц переходе КБ-триггера 9 в нулевое состояние блок управления запускает счетчики 14 и 15, не очищаяих от предыдущей информации. Таккак в этот момент значение частотыРмя преобразователя емкость - частота 12 соответствует мицимальнойэа период емкости коцдецсаторов5 и 11, то в суммирующем счетчике15 фиксируется количество импульсов,пропорциональное сумме частот35Б " (Г, + Г,), а в реверсивномсчетчике 14 - количество импульсов,пропорциональное разности частот(Рма кс Р мин )При линейном преобразователе ипри выбранных соответствующим образом крутизне преобразования и времени счета можно достичь того, что всчетчике 15 будет записано числоимпульсов, равное емкости ко;,пенсирующего конденсатора 5 в момент резонанса измерительного контура МсС = О, 5 (Смакс+ Смии )а в Реверсив.цом счетчике 14 будет записано числоимпульсов Б, равное разности емкостей компенсирующего конденсаторав моменты перс ключеция синхронногоК 8-триггер ЬС = С ,- Смин = 155При очередном переключении триггера в единичное состояние измерительная информация из счетчиков переносится в блок 21 индикации, после чего счетчики очищаются и цикл повто- ряется, 1 ри этом информация об измеряемой проводимости я, эквивалентной потерям в анализируемом продукте, на вход блока 21 индикации поступает через функциональный преобразователь 16.Формула изобретенияДиэлькометрический анализатор, содержащий емкостный датчик, включен. ный, в измерительный ЕС-контур с модулирующим и компенсирующим конденсаторами, задающий генератор, связанный с измерительным .С-контуром, модулятор, демодулятор, статиче - кий синхронный КБ-триггер, накопитель, блок индикации, преобразователь емкость - частота с включенным на входе дополнительным конденсатором,управляющий вход которого связан суправляющим входом компенсирующегоконденсатора и выходом накопителя,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности при одновременном повышении быстродействия ирасширении функциональных воэможностей, в него дополнительно введеныдва счетчика импульсов - реверсивныйи суммирующий, функциональный преобразователь, вход которого связан с выходом реверсивного счетчика импульсов, три схемы И, схема ИЛИ и блокуправления, причем вход блока управления связан с выходом статическогосинхронного КБ-триггера и входомнакопителя, а первый выход связан спервыми входами схемы ИЛИ и первойсхемы И, второй вход которой связанс выходом преобразователя емкостьчастота и первыми входами второй итретьей схем И, второй вход третьейсхемы И связан с выходом схемы ИЛИ,второй вход которой связан с вторымвыходом блока управления и вторымвходом второй схемы И, выход которойсвязан с входом прямого счета реверсивного счетчика, вход обратного сче"та которого связан с выходом первойсхемы И, а выход третьей схемы И связан с входом суммирующего счетчикаимпульсов, выход которого связан свторым входом блока индикации, первьйвход которого связан с выходом функционального преобразователя,митета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРсква, Ж, Раушская наб., д, 4/5