Устройство для измерения водосодержания в испытываемом образце

р 1 518163 Союз Советских Социалистических Республик(31) 294541969 (33) ЯпОпубликовано 15.06,76. Государствеинын комитеСовета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий(088.8) юллетень22 сания 14.10.76 та опубликован 72) Автор изобретен Иностр анец Бундзиро Ичидзо(Япония) Иностраннач фирма Кетт электрик лаборатори71) Заявите,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОДОСОДЕРЖАНИЯ В ИСПЫТЫВАЕМОМ ОБРАЗЦЕек цеп Гр сточника о:тп, тель- генепср- соко- об- отно 30 Изобретение относится к области измерительной техники.В известных устройствах для измерения водосодержанпя в испытываемом образце, содержащих высокочастотный генератор, из мерительную секцию и фазовый дискриминатор, на результат измерения оказывает влияние эквивалентное сопротивление испытываемого образца.Для уменьшения влияния эквивалентного 10 сопротивления испытываемого образца на результат измерения в предлагаемом устройстве измерительная секция выполнена в виде последовательного контура, образованного индуктивностью и конденсатором переменной 15 емкости, к которому параллельно подключен испытываемый образец, и цепи, состоящей из последовательно соединенной с резонансным контуром катушки связи, связанной с катушкой индуктивности параллельного резонансно го контура высокочастотного генератора, первичной обмотки трансформатора фазового дискриминатора, параллельно которой подключен второй конденсатор переменной емкости, при этом параметры высокочастотного 25 генератора и измсрительной цепи удовлетворяют следующему условию:2Гр ) - 2- (Я 1 + Г 1 (1 - в 11 Се) ) 1 де Л 1 - активное сопротивление катуш измерительной секции, - внутреннее сопротивление и генератора,Л, - индуктивность колебательного ко высокочастотного генератора, Мо эффициснт взаимной индуктнв Г, - активное сопротивление измерт пой секции, от - угловая частота ратора, 1 - сумма индуктивностей вичной обмотки трансформатора вь частотного генератора и первично мотки трансформатора высокочаст го фазового дискриминатора,С, - емкость переменного конденсатора. На фнг, 1 показана принципиальная схема описываемого прибора; на фиг, 2 - эквивалентная схема измерительной цепи полной схемы, представленной на фиг. 1, к которой испытываемые образцы должны подключаться параллельно переменным конденсаторам; па фиг, 3 - принципиальная электрическая схема детектора или фазового дискриминатора для обнаружения (детектирования) и индикации (показания) девиации фазы этого напряжения.Устройство включает в себя высокочастотный генератор 05 С стабильной частоты с индуктивностью Е, и емкостью С, колебатель 518163ного контура, причем гр обозначает внутреннее сопротивление (вакуумной) электронной лампы, Ко - эквивалентное параллельное сопротивление, которое представляет собой потери в этом резонансном контуре, при этом соблюдается неравенство Яогр . Символы 1 о - 1 - .С - С обозначают компоненты, образующие последовательную настраивающую цепь. Высокочастотный коаксиальный кабель включается между 1,. и 1 так что измерительная секция в рассматриваемой измерительной цепи может свободно переноситься куда угодно. Переменный конденсатор С, подключается в параллель в точке соединения между 1, и 1., который также включает в себя распределенную емкость кабеля.На фиг. 2 показана эквивалентная схе измерения полной схемы, представленной фиг. 1, где Ср дается выражениемССЭ1 - о)г 1,Сгде а - угловая частота генератора 05 С.Когда эта цепь настроена путем регули вания значений Сь а именно Ср и Свысо частотный ток 1, текущий через измерите ную цепь, показанную на фиг. 1, будет рав- (2)Р + гг (1 - %С,)г 1 о -о 1.о Ао (й, +г, (1 - щЧ,С,) е;(1)20 Ао (Яв + гг (У - соЧС )г) + Логе орПредположим теперь, что значения М, иС, соответствующим образом регулируются, ро- чтобы удовлетворять следующему соотноко шениюль- Л1,о (А + г, (1 - аг 1, С,)г), (9)ен Тогда 30 где е - напряжение, подаваемое на измерительную цепь,Р - активное сопротивление катушек в детектирующей секции и г, - активное сопротивление измерительной секции,Соответственно(3) Если ток высокой частоты, текущий через индуктивность Ло параллельного резонансного контура в генераторе 05 С обозначить через 1 то электродвижущая сила е, наведенная в измерительной цепи, выражается как е=Ео 0)Мо 1 о. также е,= а 1 о 1 о, отсюда 1, = - - алло(6) Ио2Я, + г, (1 - Ч,С,)ги М, - коэффициент взаимоиндукции между е, и 1,. Если г переводится в активное сопротивление Кр, которое подключено параллельно с 1 о и Со, то Кр запишется выражением:7 р -- , --- , - Я,+г 1 (1 - аЧ С (4) Если эквивалентное параллельное сопротивление параллельной резонансной цепи (контура) обозначить через Лпри условии, что РоК, то е, выражается как1ео=ез М1+ гр/Я р 65 ех - аЛ 4 г 1 х -Я -(- г (1 - аЧС )г справедливо при условии ш 1 огде Подставляя выражение (4) для Лр в выражение (5), получаемЬо (й, + г, ( - мЧ,С, 5 1,О(Л + г,(1 - юЧ,С, +ЛфСоответственно(о Я+ гй (1 - ЧСо + Могй е аМ,1,; е = аЛо 1 12г, Я, + г, (1 - Ч,С,. Мо Из сравнения последнего выражения с выражением (4) следует, что грКр, В то же самое время с учетом последнего выражения, выражение (8) может быть упрощеноех - М (8)Выражение (8 показывает, что г, не является аргументом е.Выражение (б) может быть также упрощено: М 1.о (й 1 + г, (1 - соЧ,С )г( ее2О Р 45Поскольку между векторами еи есуществует фазовая разность в 90 и напряжение еприложено к центральному выводу вторичной обмотки трансформатора, который создает напряжение ех, когда детектор или фазовый дискриминатор, представленный на фиг.3, имеет квадратичную характеристику, и если 0 обозначает угол девиации фазы евследствие ЛС, выходной ток 1 фазового дискри 5 о минатора будет1 д - 4 Кехер 1 ап 6 (10)где К - постоянная детектирования, а 1 ап й дается выражением601 апй =ЛСа (Се + Ср) (К + г (У О)ЧСе)Из формулы (1) Ьс,р выражается какоЯ С )гСледовательно, девиация (отклонение) фазы е вследствие маленького изменения С, конденсатора С становитсядС,( - %С)Подставив сюда значения Ср из выражения (1) получим дС2ос+ - ( - юфЛС(И+1 ( - мЧсе)е)СИз выражения для условия настройкишз 1, С, С = У 1 ап 6= можно получить следующее- еЧ Сможет быть пре( щ 1 се) дс (12)ос Я + г, ( - оР 1,се)е Подставляя выражения (6), (8) и (12) в выражение (10) для тока 1 мы получаем1 д - 4 Ь;, з 2, (13)ММЕО е ( - аЧС)ДсСМЗ у Из выражения (13) ясно, что выходной ток У, прямо пропорционален изменению емкости ЛС, и не связан с членом математического выражения, который представляет собой потери в настраивающейся цепи. Когда С, и Р(фиг. 1), которые представляют собой испытываемый образец, подсоединяются к схеме замьпанием ключа 5, индикатор фазового дискриминатора отклоняется в соответствии с током У, = пСи это показание не будет зависеть от значения Р. Поэтому описанный прибор можно использовать как измеритель емкости с непосредственным отсчетом, на который не оказывает влияния резистивная компонента испытываемого образца, как это видно из выражения (13), когда параметры цепи Мо и С, подрегулированы так, что удовлетворяется условие уравнения (9), В случае практических измерений последовательное сопротивление г, которое эквивалентно сопро тивлению В испытываемого образца, подключенного параллельно переменному конденсатору С представляется как5.С,Я,Следовательно, общее значение сопротивления (активного) г, измерительной секции получается как сумма т=г,+г так что необходимо подставить г вместо г, в выражение (9),Формула изобретения Устройство для измерения водосодержания в испытываемом образце, содержащее высокочастотный генератор, измерительную секцию и фазовый дискриминатор, отлич аю щи й с я тем, что, с целью уменьшения влияния эквивалентного сопротивления испытываемого образца на результат измере ния, в нем измерительная секция выпол иена в виде последовательного контура, о разованного индуктивностью и конденсатс ром переменной емкости, к которому пь раллельно подключен испытываемый обра зец, и цепи, состоящей из последовател но соединенной с резонансным контуром к, тушки связи, связанной с катушкой индук тивности параллельного резонансного контура высокочастотного генератора, первичной об" мотки трансформатора фазового дискриминатора, параллельно которой подключен второй конденсатор переменной емкости, при этом параметры высокочастотного генератора и измерительной цепи удовлетворяют следующему условию:12гЯ +г(1 - аС) ) 40Могде Р - активное сопротивление катушек цепи измерительной секции, р - внутреннее сопротивление источника генератора, Е, - индуктивность колебательного контура высоко частотного генератора, М, - коэффициентвзаимной индуктивности, г - активное сопротивление измерительной секции, ж - угловая частота генератора, 6 - сумма индуктивностей первичной обмотки трансформатора ге нератора и первичной обмотки трансформатора высокочастотного фазового дискриминатора, С, - емкость переменного конденсатора,518163 г. 1 Х Составитель Л. Скворцо Дзесо Т, Курилко ррек каз 255 писное ИИП ипография, пр. Сапунова, 2 Редактор С. Хейфи Изд.1500 Государственного комитет по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауш