Устройство определения составляющих диэлектрической проницаемости

(51)5 0 01 1 ч 27/22 ЕННЫЙ КОМИТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ ОСУДАРС О ИЭОБР РИ ГКНТ О АНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1,21) 4608929/25%34кий приборостроит Ю.Л,Явкунетельство СССРИ 27/22, 1978,етельство СССРй 27/22, 1985,м, что льный енные гев одно из ены емкоАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к области измерений и может быть использовано при электрическом измерении физических параметров, например влажности нефтепродуктов,Известно устройство для измерения влажности, содержащее равновесный ВС-мост переменного тока, включающий емкостный первичный измерительный преобразователь (ПИП) с последовательно подключенным образцовым резистором и конденсатор переменной образцовой емкости с магазином сопротивления, включенных по последовательной или по параллельной схеме замещения реального конденсатора с последовательно с ними соединенным образцовым резистором, образующие две параллельные БС-цепи мостовой схемы, генератор переменного напряжения, выход которого подключен к диагонали питания моста и нуль-индикатор, вход которого подключен к измерительной диагонали моста,(54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ(57) Изобретение относится к устройствам для определения составляющих диэлектрической проницаемости, Использование: контроль материалов, например, влажности, Сущность изобретения: устройство содержит генератор, измерительный мост, в одно из плеч котора о включены емкостный преобразователь и через коммутационный элемент образцовый резистор и измерительный прибор, 1 ил,Недостатком устройства является низкая точность раздельного измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления ПИП, в связи с зависимостью результата измерения от принятой схемы замещения емкости ПИП, которая может не совпадать с фактической. ОНаиболее близким техническим реше- ЬЭ нием является автоматический влагомер, К содержащий измерительный мост, в первое ъ плечо которого включен емкостный преоб- а разователь и параллельно ему конденсатор постоянной емкости. Недостатком устройства является вь 1 сокая погрешность измере - й ния диэлектрической проницаемости,Цель изобретения - повышение точности определения,Цель изобре. ения достигается те в устройство, содержащее измерите прибор, последовательно соедин нератор, измерительный мост, плеч которого параллельно включстный преобразователь и образцовый конденсатор, дополнительно введен коммутатор, содержащий нормально замкнутыйконтакт, включенный параллельно образцовому конденсатору, и нормально разомкнутый контакт, включенный между входомемкостного преобразователя и точкой соединения нормально замкнутого контакта свходом образцового конденсатора.Сущность изобретения поясняется схемой, приведенной на чертеже,Устройство содержит управляемый делитель напряжения 1, первичный измерительный преобразователь (ПИП) 2,конденсатор переменной емкости З,первый 15образцовый резистор 4, второй образцовыйрезистор 5 нормал ьно разомкнутый контакткоммутатора б, нормально замкнутый контакт коммутатора 7, коммутатор 8, включатель 9, блок управления 10, сумматор 11, 20преобразователь временного интервала вкод 12, вычислитель 13, блоки сравнения 14,15, образцовый конденсатор 16,Устройство работает следующим образом, 25Емкость ПИП заполнена воздушным диэлектриком. По команде из блока вычисления 13 блок управления 10 замыкает навреМя 1 о нормально разомкнутый контактвключателя 9, на схему подается импульс 30напряжения питания Оп длительностью тп,При этом начинают заряжаться соответственно емкость ПИП 2 и опорного образцового конденсатора переменной емкости 3,На блоках сравнения 14, 15 напряжения на 35конденсаторах О(т) сравниваются с напряжением Оо на делителе 1, Напряжение нэемкости датчика 2 за время т достигнет значения.40О 2= Оп(1 - е ЯС 7 ) = Оп - Оп е ЯСУгде Р 4 - сопротивление резистора;Сц - емкость датчика 2;О 2 - напряжение на емкости датчика 1, 45Оп - напряжение питания.Время, за которое напряжение на конденсаторе О 2(т) станет равным напряжению Оо делителя 150 С 1 - и1 К 4 Сц=-и1 -В 4 Сц О - О и Оп и на выходе первого блока сравнения 14 сформируется импульс отрицательного напряжения длительностью тт.Время, за которое напряжение на конденсатор 3 станет равным напряжению Оо делителя 1 и=-и1- -В СоОоОп2где Со - емкость конденсатора 3,и на выходе второго блока сравнения 15 сформируется импульс положительного напряжения длительностью 12. Импульсы 11 и 12 с выходов блоков сравнения поступают на входы блока суммирования 11, на выходе которого формируется импульс длительностью, равной разности длительностей входных ИЬпульсовЛхо= т 1 - т 2 = -и1К 4(Сц-Со)ОоОС выхода сумматора 11 импульс длительностью Лтопоступает на вход блока преобразования временного интервала в код 12, э код значения длительности импульса с блока 12 поступает на вход вычислителя 13 и значение длительности импульса Лто высвечивается на цифровом табло блока 13. Регулировкой значения емкости Сз добиваются равенства Лт = 0 при Сз = С 4 (выставляют "нуль" устройства).ДЛИтЕЛЬНОСтЬ ИМПУЛЬСа ПИтаНИЯ 1 о 84 Сц, а длительность паузы между импульсами питания 1 п выбирают такой, чтобы конденсаторы Сц и Со успевали полностью разрядитьсятп(84+ Яц) Сц юЗатем по команде из блока 13 блок управления 10 замыкает нормально разомкнутый контакт б и размыкает нормально замкнутый контакт 7 первого управляемого элемента, Параллельно ПИП 2 подключается образцовый конденсатор 16. Блок управления 10 по команде блока 13 замыкает контакт 9, на схему подается импульс напряжения питания. Нэ выходе блока 11 сформируется импульс длительностьюХабр= -1 П1 --Я 4(С 2 + С 16 - СЗ) =ОоОп= -1 п1 -Й 4 С 16ОоОпгДе тобр - Разность вРемени заРЯДа обеих зарядных цепей при пустом ПИП.Регулировкой сопротивлений делителя 1 изменяют отношение ОоИп,выставляя требуемое значение чувствительности, например, -1 и1 -= 1, обеспечиваяООптобр = В 4 ф С 16 = Сопвт и значение хобр запоминается в блоке 13. Контакты б, 7 приводятся в исходное состояние, 17622 11После выставления требуемой длительности импульса тобр, значение которой индицируется на цифровом табло 13. ПИП заполняют исследуемым веществом и его емкость становится равной Сдн. По команде 5 с блока 3 блок управления 10 замыкает контакт 9 и на схему подается импульс напряжения питания, На выходе блока 11 сформируется импульс длительностью10в= В 4(Сдн Сз) = К 4(С 2 + С 16 ( е - 1) - Сз = = Н 4 С 16( Е - 1),где г - разность времени заряда обеих за рядных цепей при заполненном ПИП, который преобразуется в код в блоке 12 и его значение запоминается в блоке 13.Затем по команде из блока 13 блок 10 замыкает контакт 6 размыкает 7. Емкость 20 С 16 подключается параллельно ПИП с исследуемым веществом 2. Замыкается контакт 9, На выходе блока 11 сформируется импульс длительностью25т 9 В 4(Сдн + С 16 - Сз) = ту+ гобругде т"- разность времени заряда обеих зарядных цепей при датчике и подключенном С 16; 30тбр - разность времени заряда С 16 и Сз, блок 12 кодирует длительность импульса г" и его значение запоминается в блоке 13. Контакты 6 и 7 приводятся в исходное состояние. 35Блок 13 вычислЯет значение т"сбр = т" - тв и разность Лт = бобр - тобр1где Лт - разность времени заряда С 16 при заполненном и пустом С 2.Таким образом осуществляется измерение временных интервалов т, тобр, Лг, Значения С 16, Я 4, вводятся в блок вычисления 13 выполненного в виде, например, микро- и роцессорного вычисл ител ьно-уп равля ющего блока непосредственно в процессе настройки и регулировки диэлькометра и являются постоянными для данного датчика. По этим данным блок 13 вычисляет значение диэлектрической постоянной, ее мнимой и действительной значения части и тангенса диэлектрических потерь. На этом цикл измерения заканчивается. Диэлькометр приводится блоком СР в исходное состояние и он готов к новому циклу измерения.Формула изобретения Устройство определения составляющих диэлектрической проницаемости, содержащее измерительный прибор, последовательно соединенные генератор, измерительный мост, в одно из плеч которого параллельно включены емкостный преобразователь и образцовый конденсатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, в него введен коммутатор, содержащий нормально замкнутый контакт, включенный параллельно образцовому конденсатору, и нормально разомкнутый контакт, включенный между входом емкостного преобразователя и точкой соединения нормально замкнутого контакта с входом образцового конденсатора,Заказ 3255 ВНИИПИ Госуда Составитель В, НемцевТехред М.Моргентал Корректор И. Шулл Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5