Устройство для измерения диэлектрических характеристик

О П И С АН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(5)М У( 3 6 01 й 27/26 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКИзобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения параметров диэлектриков и может быть применено в радиоэлектронике, радиотехнике, приборостроении, химической проьыаленности и др.Известно устройство, касающееся измерения диэлектрической проницаемости листовых материалов 11 .Это устройство содержит измерительную ячейку, генератор, СВЧ трактЛист диэлектрика, введенный в измерительную ячейку устройства, изме няет резонансную частоту генератора .пропорционально величине диэлектрической проницаемости исследуемогодиэлектрика.Недостатком данного устройства является то, что расчеты диэлектрической проницаемости производятСяпо Формулам и отсутствует возможност непосредственного отсчета измеряемой величины.Наиболее близким к предлагаемомУ является измеритель диэлектрических характеристик.Это устройство включает основной (с частотным датчиком) и вспомогательный генераторы, блок сравнения,блок Формирования синхроимпульсов, устройство памяти, линию задержки, электродвигатель, на валу которого имеется динамический конденсатор 12 .Недостатком такого устройства является отсутствие непосредственного . отсчета диэлектрических характеристик, что приводит к необходимости пересчета измеренных величин посредством формул относительно искомой величины диэлектрической проницаемости диэлектрика, что является трудоемким процессом. 15 Цель изобретения - повышение быстродействия при высокой точности измерения.Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее основ О ной и вспомогательный генераторы,блок сравнения частот, блок запуска, ь блок синхронизации и индикатор, введены десятичный счетчик, управляемыйделитель, блок счета, блок сравнения 25 кодов, дешифратор, блок задания толщины, блок управления делителем,блок индикации, причем входы "сброс"десятичного счетчика, управляемогоделителя и блока счета соединены с 30 выходом "сброс" блока запуска, выход"счет десятичного счетчика и управ-ляемого делителя, причем управляемыйДелитель последовательно соединенс блоком счета, выходы блока счетаподключены параллельно к входам блока индикации и дешиФратора, причемвыходы дешиФратора подключены к входу,блока задания толщины, выходы которогоподсоединены к входам блока управления делителем, выходы которого соединены с выходами управляемого делителя, выход блока индикации подключен к индикатору, а вход аналогоциФрового преобразователя подключенк выходу блока сравнения частот,приэтом выходы аналого-циФрового преобразователя подключены к входу блокасинхронизации и пяти входам блокасравнения кодов, остальные входыкоторого подключены к выходам десятичного счетчика, а .выход блока 20сравнения кодов подключен к входублока запуска "конец счета".На чертеже представлена блоксхема устройстваУстройство содержит основной . р 5генератор 1 с частотныч датчиком,блок 2 синхронизации, блок 3 запуска,блок 4 сравнения частот, аналогоциФровой преобразователь 5, включающий пятиразрядный счетчик и Формирователь тактового импульса, блок бсравнения кодов, десятичный счетчик7, вспомогательный генератор 8, блок9 индикации, блок 10 счета, управляемый делитель 11, дешиФратор 12,блок 13 задания толщины, блок 14управления делителем, индикатор 15,Устройство работает следующимобразом.Введение исследуемого материалав измерительную ячейку основногогенератора 1 изменяет его частотуотносительно частоты вспомогательного генератора Ч. При отсутствииисследуемого материала генераторы1 и 8 настроены на одну и ту же 45частоту.Основной 1 и вспомогательный 8генераторы работают в непрерывном.режиме, с их выходов сигнал поступает на входы блока 4 сравнения час Отот, с выхода которого разностнаячастота поступает на вход аналого-циФрового преобразователя 5, которыйнепрерывно пересчитывает значениеразностной частоты и своим тактовымимпульсом. запускает блок 2 синхронизации, импульс с выхода блока 2синхронизации поступает на вход "синхронизация" блока 3 запуска, где Формируется отрицательный импульскоманды "сброс", поступающий с вы хода "сброс" блока 3 запуска на входы"сброс" десятичного счетчика 7, управляемого делителя 11, блока 10 счета а затем команды "счет",котораяподается с выхода "счет" блока. 3 запуска на входы "счет" десятичного счетчика7 и управляемого делителя 11, навходы, "счет" поступают импульсы счастотой повторения Г100 кг 1. Этиимпульсы поступают до тех пор, покаблок б сравнения кодов не выработаетсигнал "конец счета", соответствующий коду 11111, получаемому путемсравнения подекадных сигналов с пятиразрядных счетчиков блоков 7 и 5,поступающих на раздельные входы блока б. Далее определение значенийдиэлектрической проницаемости сводится к аппроксимации линейными участками с переменными угловыми коэФФициентами градуировочных кривых="(д,3)где Е - значение диэлектрическойпроницаемости,6 Г - изменение частоты генераторад - толщина исследуемого материала.В общем случае зависимость Г =Ф(ЬГ) при д = соп 5 имеет нелинейный характер, поэтому предлагаемое устройство основано на использовании кусочно-линейной аппроксимации,Необходимую точность устройства обеспечивает разбиение градуированной кривой Функции ЬГ=Р(Е) на 5 линейных участков1 - Е = 1 - 1,99;11 - з Е = 2,00 - 3)991111- Г: 4,00 - 5,99;1 Ч- С : 6,00 - 7,991ч - фЕ) 8.Для Фиксированной толщины алгоритм работы устройства следующий56=1 фЕ кьГ; таким образом обобщенный алгорит . вычислительного устройства с учетом толщины образцовбЕ:1+ Х Кд дГ, где толщина образцов о = 1,2,6;Кд - переменный угловой коэФФициент линейных аппроксимирующих участков градуировочных кривых. Значение К;д вычисляется граФо-аналитическим методом из экспериментальных градуировочных кривых частотного датчика, исходя из минимально возможной ошибки измерения за счет погрешности аппроксимации, Устройство работает с сигналами, представленными в двоично-десятичном коде ,8421), т.е. каждая циФра десятичного числа записывается в виде четырехразрядного двоичного числа.В исходном состоянии после команды "сброд" содержимое блока 10 счета соответствует значению Е= 100, Значение К; на начальных и последующих участках градуировочной кривойзадается блком управляемого, делителя 11. Управляемый делитель 11 своими импульсами заполняет блок 10 счетапоэтому состояние блока счета изме-няется и соответствует 11 т.е.происходит переход на следующий аппроксимирующий линейный участок итребуется изменение К, . Сигналы счетырех выходов блока счета будутуправляющими для дешифратора 12,ввиду того, что в блоке 10 счета изме няется значение , изменяется и номер возбужденной выходной клеммыэтого блока, и, как следствие, изменяется номер выходной клеммы, на которой присутствует выходной сигналдешифратора 12, поступающий на однуиз входных клемм блока 13 заданиятолщины,с помощью которого в соответствии с толщиной образца выбираетсянеобходимая кривая зависимостиЕ = Р (ЬГ) при определенном О = 201,2 , 6, опрец .ляющая величинуК;, в зависимости от толщины диэлектрика б и измеренного в этот моментвремени Е, при этом возбуждаетсяодна иэ выходных клемм блока 13, с 25этой клеммы сигнал поступает на один.из входов блока 14 управления делителем, который вырабатывает сигналуправления А =Р (Ь 6 д) это влечетза собой изменение коэффициента деления управляемого делителя 11, которое приводит к выбору другого аппроксимирую 1 его линейного участка функции6 : Р(ЬГ), т.е. К;4 , зто изменяетсостояние блока 10 счета и процесс 35повтоРяется до тех пор, пока содержимое блока 10 счета не будет соответствовать значению измеряемого 6,т.е. когда двоично-.десятичный код,соответствующий значению, поступит в блок 9 индикации, после которого на табло индикатора 15 значение 6 высвечивается в десятичнойформе.Предлагаемое устройство позволяетполучить непосредственный цифровойотсчет на табло-индикаторе значениядиэлектрической проницаемости,в любойточке исследуемог листа диэлектриканепосредственно в процессе измерения.формула изобретения Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе Чсвидетельство СССР01 В 27/26, 02.08.74.свидетельство СССРО 1 й 27/2619. 19.0176 1 Авторское М 540226, кл. С2. Авторское Р 561151, кл. 6 (прототип). устройство для измерения диэлектрических характеристик, содержащееосновной и вспомогательный генераторы, блок сравнения частот, блок запуска, блок синхронизации и индикатор,от л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействияпри высокой точности измерений, внего введены десятичный счетчик;блок . управления делителем, блокиндикации, причем входы фсбросдесятичного счетчика, управляемогоделителя и блока счета соединеныс выходом "сброс" блока запуска,выход "счет" которого соединен свходами "счет" десятичного счетчикаи управляемого делителя, причем управляемый делитель последовательносоединен с блоком счета, выходы блока.счета подключены параллельно к выходам блока индикации и дешифратора,причем выходы дешифратора подключенык входу блока задания толщины, выходыкоторого подсоединены к входам блокауправления делителем, выходы которогосоединены с выходами управляемого делителя, выход блока индикации подключен к индикатору, а вход аналогоцифрового преобразователя подключенк выходу блока сравнения частот, приэтом выходы аналого-циФрового преобразователя подключены к входу блокасинхронизации и пяти входам блокасравнения кодов, остальные входыкоторого поДключены к выходам десятичного счетчика, а выход блока сравнения кодов подсоединен и входу блоказапуска "конец счета".752192 Составитель В. СтукТехред И,Асталош актор С, Тимохи Корректор С. Шекмар Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., дЭаказ 4736/ Подписн илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,