Устройство для измерения параметровдиэлектриков

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 2777070/1 01 И 22/ Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий) Авторзобретен баха ательского "втоматизациите ри ал о в. Минскйй филиал Всесоюзного научно-исслЕдов и проектно-конструкторского института по.а предприятий промышленности строительнЫх ма 71) Заявитель СТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТР ДИЭЛЕКТРИКОВ звестное устройстость измерения.бретения - повышеения.нная цустройдиэлек ако точ ь из изме тавл то в тров е точ ности По тем,парамель достигаетсяство для измеренитриков, содержаще Изобретение относится к технике радиоиэмерений и может испольэовать ся в системах, позволяющих определять диэлектрические характеристики с и е различных твердых и жидкихивеществ по измеренным затуханию и фазовому сдвигу в диапазоне СВЧ.Известно устройство для измерения параметров диэлектриков, содержащее сверхвысокочастотный СВЧ генератор, соединенный с первым плечом первого Т-моста, ко второму плечу которого подключены последовательно соединенные первый вентиль и передающая и приемная антенны, между которыми располагают исследуемый материал, последовательно соединенные измери-. тельный атт 6 нюатор, измерительный фазовращатель, второй вентиль, второй Т-мост, детектор и первый усилитель, причем к другому плечу второго Т-моста подключена приемная антенна 11.Одн и во имеет низкую н СВЧ-генератор, соединенный с первымплечом первого Т-моста, ко второмуплечу которого подключены последовательно соединенные первый вентильи передающая приемная антенны, междукоторыми располагают исследуемыйматериал, последовательно соединенныеизмерительный аттенюатор, измерительный фаэовращатель, второй вентиль,второй Т-мост, детектор и первыйусилитель, причем к другому плечувторого Т-моста подключена приемнаяантенна, введены последовательно соединенные датчик температуры исследуе"мого материала, второй усилитель иволноводный фильтр с электромагнитом,последовательно соединенные источникопорного напряжения, компаратор фазового сдвига, первый блок совпадения, 20 первый циФроаналоговый преобразователь и индикатор фазового сдвига,последовательно соединенные компаратор затухания, второй блок совпадения, второй цифроаналоговый преобразователь и индикатор затухания, последовательно соединенные генераторнакачки, делитель частоты на и иделитель частоты на 2 третий и чет.вертый усилители, первый и второй 30 3 К-триггеры, предустановочный 15триггер, при этом волноводный фильтрс электромагнитом включен междутретьим плечом первого Т-моста ивходом измерительного аттенюатора,другой выход источника опорного напряжения соединен со входом компаратора затухания, выход первого усилителя соединен с другими входами компараторов фазового сдвига и затухания,выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно через третий и четвертый усилители к другим входам измерительного аттенюатора и измерительногофазовращателя, причем к выходу делителя частоты на и подключен счетный вход первого ЗК -триггера, 15выходы которого подключены к 3-и Квходам второго ЗК -триггера, выходы которого подключены к другимвходам первого и второго блоков совпадения, выход генератора накачки 2 Оподключен к счетному входу второго.7 К -триггера, выход "1" предустановочного Р 5 -триггера подключен кдругим входам первого и второго 3 К- триггеров, а выход "0" - ко входам установка в "0" первого и второгоцифроаналоговых преобразователей, ковходам сброса которых подключен выход делителя частоты на 2.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.Устройство для измерения параметров диэлектриков содержит СВЧ-гене. Ратор 1, первый 2 и второй 3 Т-мосты каждый из которых имеет первое/4, второе 5,третье б и четвертое 7плечи, приемную антенну 8, волноводный фильтр 9 с электромагнитом 10,первый 11 и второй 12 вентили, детектор 13, первый 14, второй 15, третий 4 О16 и четвертый 17 усилители, компаратор 18 затухания, компаратор 19фазового сдвига, источник 20 опорного напряжения, первый 21 и второй 22блоки совпадениярпервый 23 и второй24 Э К-триггеры, генератор 25 накачки, делитель.26 частоты на и р делитель 27 частоты на 2 рпервый 28 и второй 29 цифроаналоговйе преобразователи(ЦАП)рдве согласованные нагрузки30 и 31, индикатор 32 затухания, индикатор 33 Фазового сдвигарпредустановочный К 5 -триггер 34, передающуюантенну 35, датчик 36 температурыисследуемого материала, измерительный аттенюатор 37, измерительный Фазо,вращатель 38.Устройство работает следующим образом.При включении устройства прудустановочный к 5 -триггер 34 устанавли- Ивает принудительно первый 23 и второй 24 3 К-триггеры в состояние "1",а первый 28 и второй 29 ЦАПра значити индикаторы 32 и 33, - в состояни "0", 65 модулированные колебания СВЧ, вырабатываемые СВЧ-генератором 1, подаются на первый двойной Т.-мост 2 и развеТвляются на два канала;измерительный с первым вентилем 11, передающей 35 и приемной 8 антеннамии опорный с волноводным Фильтром 9,измерительным ахтенюатором 37, измерительным фазовращателем 38 и вторым вентилем 12. В месте схожденияоба канала подсоединены ко второмуТ-мосту 3, нагрузкой которого служитдетектор 13 колебаний СВЧ и первыйусилитель 14,Независимо от наличия или отсутствия материала между антеннами 35и 8 в измерительном канале устройство периодически настраивается в режиме баланса, при котором затуханиеи фазовый сдвиг опорного и измерительного каналов одинаковы.Настройка производится следующимобразомПродетектированный детектором 13и усиленный первым усилителем 14сигнал модуляции поступает на компаратор 18 затухания и компаратор19 фазового сдвига и сравниваетсяс заданными уровнями источника 20опорного напряжения. Сигналы разбаланса компараторов 18 и 19 подаются на оба блока 22 и 21 совпадения.Последовательность импульсов с генератора 25 накачки поступает на счетный вход второго 3 К- триггера 24,который перераспределяет их либо навторой блок 22 совпадения канал измерения затухания) либс на первыйблок 21 совпадения канал измерениясдвига фаз)в зависимости от предустановленного состояния первого ЗК триггера 23, которое задается либо при первоначальном включении устройства предустановочным й 5 -триггером 34, либо сигналами переброса с выхода первого ЗК -триггера 23, запускаемого генератором 25 накачки через делитель 26 частоты на и в процессе работы устройства. Выбор значения О зависит от частоты генератора 25 накачки и от требуемой точности измерения и регулировки затухания и фазового сдвига.Блоки 22 и 21 совпадения в зависимости от наличия последовательности импульсов на выходах второго ЗК- триггера 24 при разрешающем сигнале с выходов компараторов 18 и 19 пропускают последовательность импульсов на счетные входы ЦАП 28 или 29. В ЦАП 28 (29)происходит подсчет импульсов, а также преобразование импульсной последовательности в сигнал типа "ступенька" и интегрирование этого сигнала. С выхода ЦАП 28 (29) сигнал через усилитель 16,17 мощности управляет измерительным аттенюатором 37, либо измерительным фазовращателем 38 до настройкиустройства в режим баланса. Со вторых выходов ЦАП 28 и 29 сигналы подсчета поступают на индикатор 32 затухания и индикатор 33 фазового сдвига, Периодически импульсом сброса от генератора 25 накачки с частотой 2 ъ ЦАП 28 и 29 устанавливаются в состояние "0", а затем происходит повторная балансировка устройства. Таким образом, при отсутствии образца и при нулевом затухании и фазовом сдвиге в измерительном канале происходит балансировка устройства в исходное состояние.При наличии материала в измерительном канале между антеннами 35 и 8 происходит балансировка устройства в процессе измерения, затухания и фазового сдвига.датчик 36 измеряет температуру исследуемого материала в измерительном канале и через второй усилитель 15 изменяет величину тока в обмотке электромагнита 10 волноводного фильтра 9 таким образом, что магнитное поле волноводного фильтра 9, меняя магнитную проницаемость феррита ы, корректирует величину затухания. в опорном канале в соответствии с изменением температуры исследуемого материала.Предлагаемое устройство позволяет реализовать простыми техническими средствами контур автоматического управления измерительными аттенюатором и фазовращателем и, кроме того, ввести поправку на температуру материала в тракт СВЧ, что дает возможность повысить надежность и точность измерения.Формула изобретенияУстройство для измерения парамет-. ров диэлектриков, содержащее сверх- высокочастотный генератор, соединенный с первым плечом первого Т-моста, ко второму плечу которого подключены последовательно соединенные первый вентиль и передающая и приемная антенны, между которыми располагают исследуемый материал, последовательно соединенные измерительный аттенюатор, измерительный Фаэовращатель, второй вентиль, второй Т-мост, детектор и первый усилитель, причем к другому плечу второго Т-моста подключена приемная антенна, о т л иповышения точности измерения, введеныпоследовательно соединенные датчиктемпературы исследуемого материала,второй усилитель и волноводный фильтрс электромагнитом, последовательносоединенные источник опорного напряжения, компаратор фазового сдвига,первый блок совпадения, первыйцифроаналоговый преобразовательи индикатор фазового сдвига, последовательно соединенные компараторзатухания, второй блок совпадения,второй цифроаналоговый преобразователь и индикатор затухания, последовательно соединенные генератор на качки, делитель частоты на и и де 26 25 ЗО 35 40 45 ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью литель частоты на 2 , третий и четвертый усилители, первый и второй ЗК -триггеры, предустановочный Вз -триггер, при этом волноводный Фильтр с электромагнитом включен между третьим плечом первого Т-моста и входом измерительного аттенюатора, другой выход источника опорного напряжения соединен со входом компаратора затухания, выход первого усилителя соединен с другими входами компараторов фазовОго сдвига и затухания, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно через третий и четвертый усилители к другим входам измерительного аттенюатора и измерительного Фазовращателя, причем к выходу делителя частоты на и подключен счетный вход первого ДК-триггера, выходы которого подключены к Э - и К -входам второго триггера, выходы которого подключены к другим входам первого и ьторого блоков совпадения, выход генератора накачки подключен к счетному входу второго 3 К -триггера, выход 1 предустановочного й 5 -триггера подключен к другим входам первого и второго ЗК -триггеров, а выхоц "0" - ко входам "Установка в 0 первого и второго цифроаналоговых преобразователей, ко входам сброса которых подключен выход делителя частоты на 2. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Отчет по теме 152-М "Разработка СВЧ-влагомера песка для силикатной проиюаленности". Минск, филиал ВИАСМ, В 75044260, 1975, с. 17-18 (прототип).813318 71 Составитель Е. Голубхина Техред Ж. Кастелевич Корректор, Е едактор С Тиражударственно м иэобретен Москва, Ж4/ илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4 Закаэ 766/56 ВНИИПИ Гос по дела 113035, 32 комитет и откры Раушская Подпис на СССРтийнаб., д.