Устройство для измерения изменений диэлектрических параметров

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 181278 (21) 2697647/18-21с присоединением заявки Ио(51) М. Кл. 0 01 й 17/10 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕБИЯ ИЭМЕБЕНИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВИзобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано преимущественно при измерениях изменений диэлектрических пара -метров материалов или металлгиэлектри ческих конструкций в момент воздействия на них импульсных возмущений,Известно устройство для измеренияизменений относительной диэлектрической проницаемости ьс/с и тангенса 1 Оугла потерь дс 9 дматериалов, котороевыполнено на основе мостовой резонансной схемы измерения активного и реактивного компонентов комплексного тока,протекающего через образец в момент 15воздействия на него импульса радиации 1 1.Известное устройство содержит довольно сложную мостовую схему измерения, требующую, для регистрации на 29экране электронного осциллографа сигналов д с / с, дс 9 о, создание специальных преобразователей (например,для измерения дсцЮ необходимо использовать малоинерционный высокочувстви 5тельный фасонный детектор, требующийподачи в измерительную схему стабилизированной частоты),Цель изобретения - упрощение устройства для измерения диэлектрических Зо параметров образца и воэможность более простого преобразования активногои реактивного компонентов комплексного тока, протекающего через образецв.момент воздействия на него импульсного возмущения, в сигналы д 0 идсуд, регистрируемые на экране осциллографа,Эта цель достигается тем, что вустройство для измерения измененийдиэлектрических параметров, содержащее четырехплечевую резонансную мостовую схему с включеннымн конденсатором, катушкой индуктивности и резисторами, генератор, включенный в диагональ питания мостовой схемы, и осциллограф, включенный в измерительнуюдиагональ мостовой схемы, в два плеча мостовой схемы включены резисторы,а в два других плеча мостовой схемывключен колебательный контур, образованный последовательно соединеннымиконденсатором, катушкой индуктивностии резистором, параллельно резисторукоторого включен амплитудный детектор, содер:кащий две параллельно соединенные цепи, каждая иэ которых сосгоит из последовательно соединенныхдиода и резистора, причем один дифференциальный вход осциллографа подклю 788013( РГС,Ток, пров момект ре откуда о.ед.о,яр-е г,(4)(5) чек параллель нО ре 3 и с тОрам ампле 1 туд - ного детектора, а другой дифферее 11 екальный вход включен в измерительную диагональ мостовой схемы.Иа чертеже Изображена принципиальная э 11 ектркческая схема предлагаемого устройства для измерения изменений диэ 11 ектркческих параметров. Устройство содержит образец 1, вклЕоченный как ко 11 денсатор в последовательный колебателье 1 ый контур состоя 1 дий из 11 цдуктквносте 1 2 и резистора 3, Колебаталькый контур вклеочен в мостовую схему измерения, состоящую кз двух последовательно включенных резисторов 1, 5, в диагональ пктане 1 я которой подкл 1 очен генератор сицусои Я дального напряжения б.Параллельно резистору 3 колебательного контура включен амплитудный детектор, состоящий кз двух параллельно соединенных цепей, каждая кз которых содержит последовательно соединенные резистор 7 или 8 к диод 9 кли 10. Причем параллелько резисторам 7, 8 к клеммам 11, 12 подключен один дифФеренциальцьтй вход осциллографа (усилителя осциллографа), а другой дифферен 11 иальный вход включен В измеритель ную диагональ моста к клеммам 13, 14,Устройство работает следуеое 11 им обоазом.Перед измерением последовательный ЗО колебателье 1 ь.й контур 1, 2, 3 ввог.;1 т-. ся в резонанс напряжений с помощь 1 о генератора б затем балацскруетсс 1 мос ТОВКЯ СХЕмса КЗМЕРЕНКЯ С П 01 ОЩЬЮ Е 1 ЕРЕ - менного резистора 5. В качестве К 11 ди катора баланса используется электронн 1. й осциллограф, подключенный к клеммам 13, 14, Прк воздействии на образец 1, например импульса радиации, пгоисходкт измее 1 енке Ого так гецса уг д ла потерь и емкости, что ведет к изменению амплитуды и Фазы сигнала нарезисторе 3, Для регистрации изменения амплитуды сигнала его детектируют с помощью диодов 9, 10 и фильтруЕот с помощь 1 о дифференциального усилителя электроцного осциллографа,подклЕочее 1 но 1 О к ко 1 еммам 11, 12 параллельно резисторам 7, 8. Для регистрации изменения фазы сигнала исполь зуют другой дифФеренциальный усклиэОтель электронного осциллографа, подключенный в диагональ моста к ттеммаее 13, 14, Изменение Фазы сигналана резисторе 3 ведет к разбалацсумоста, что регистрируется ца экранеосциллографа. Осуществить связь изменения диэлектрических параметровобразца. с измеряемыми сигналами можно с помощью предварительной градукровки экрана осциллографа в значениях1 Е 198 и ЬС, для чего необходимо подключить вместо исследуемого образцаэталонные образцы с известными значениЯми 9 Ро и 0, или по пРкведеннымниже формулам,Изменение тангецса угла потерь образца равно кзмекенке активного сопротивления образца,1,0 м;- реактивное сопротивлениеобразца, 1,0 мчастота приложенного всхему напряжения. Гц;нача 11 ьное значение емкости образца, Ф. текающий в контуре - 111.0 зонанса на 11 ряжений,равенМг1+ а.ь 1 а.о где Ч - амплитуда синусоидалькогонапряжения генератора, В;8 - сопротивление резистора,3,0 м;г - аКтИВНОЕ СОПРОЕИВЛЕЦИЕ ИНО Ьдуктивности, 2,0 м;активное началькое сопрево.отивление образца, 1,0 и,В случае изменения только активного сопротивления образца ток в контуРе В 0 размен ам 1111 итуда г 1 адекия напряжеНИЯ 11 са РЕЗИСТОРЕ ) ДО ВОЗ действия на образец импульса радиации, В;1 - максимальное изменение амРплитуды напряжения на резисторе 3 в момент максимумсса Импульса радиации, воздействующего на образец, В, Из (2) имеем Ъ г = К - В С 1.О Кр Подставив (4) в (3), получим+ г = Ч р,1" ОО 1 1 М "Ч При детектировании синусоидальногосигнала с помощью диодов 8, 9 имеетместо частичное падение напряжения насамих диодах. Поэтому с резисторов 12,13 снимается однополуперкодный сигнал,уменьшенный по амплитуде по отношениюк сигналу на резисторе 3 в К раэЕ+Ч 2 ЧЧс (б)12 12 Р 1 с778013 тли,. Согласно (б), имеем Формула изобретения Составитель И. БахтинаРедактор Н. Кешеля Техред Н,Бабурка Корректор Н. Ювыдка Заказ 8344/52 Тираж 1019 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж, Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб д./5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, - О, 166 мВСледовательно, разбаланс мостовой схемы эа счет изменения в 100 раз составляет по отношению к разбалансу от изменения емкости на 0,1 Ъ величину, равную: с": 100 =100 = 25О 16 ЬЬЧ т Об 6410При расчете по ЬССо по формуле(14), которая учитывает разбаланс моста за счет ,у д, точность значительноповь;шается,Использование.предлагаемого устрой стл. в . для измерения изменений диэгектри:еских параметров по сравнению сизвестным имеет преимущества, так какимеет более простую схему измерения,.,е требует для преобразования сигналов применения неста.ндартной аппаратуры, а значит более дешево и упрощает проведение экспериментов. Устройство для измерения изменений диэлектрических параметров, содержащее четырехллечевую резонанснук. мостовую схему с включенными конденсатором, катушкой индуктивности, резисторами, генератор, включенный в диагональ питания мостовой схемы, и осциллограф, включенный в измерительнуюдиагональ мостовой схемы, о т л ич а ю щ е с с я тем, что, с цельюупрощения устройства, в два плечамостовой схемы включены резисторы,а в два других плеча мостовой схемывключен колебательный контур, образованный последовательно соединен.ными конденсатором, катушкой индуктивности и резистором, параллельно резистору которого включен амплитудныйдетектор, содержащий две параллельно соединенные цепи, каждая иэ которых состоит из последовательно соединенных диода и резистора, причемодин дифференциальный вход осциллографа подключен параллельно резисторам амплитудного детектора, а другойдифференциальный вход включен в иэ -мерительную диагональ мостовой схеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Высокомолекулярные соединения",1967, том Л, 1" 12, с, 2746-2750,