Устройство для определения расстройки контура резонансного датчика

СОКИ СО 8 ЕТСИИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИ УБЛИК 264110(504.С О 1 К 2 к 1д ОПИСА ТЕЛЬСТВУ У 57) обласматеныхбыть зо сл и риал резо состаиспва ль изобре- измерения воиств материала повышение точн ения воэможвысоконои частой частоте датчика иаокочастотой часто 3 и 4 аетсяС: УДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) Ю.А. Скрипник, В.Н. Замарашкина И.Ю.Скрипник и К.Н. Маркусик (53) 621.317.335(088,8)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТРОЙКИ КОНТУРА РЕЗОНАНСНОГО ДАТ- ЧИКА ретение относится к дования или анализа помощью высокочасто ых датчиков и может ано для определения и расппрение функциональнь ностей. Частота колебаний частотного генератора опор ты (ГО) 1 равна резонансно контура (К) 5 резонансного при его контроле эталонным лом. Начальная частота выс ного генератора регулируем ты (ГР) 2 через резисторы возбуждает К 5 и устанавли1264равной частоте ГО 1. В результате взаимодействия высокочастотного поля датчика с контролируемым материалом происходит его расстойка относительно частоты возбуждающих колебаний. При непрерывной работе коммутатора 6 появляется фазовая модуляция высокочастотного напряжения в точке соединения резисторов 3 и 4. Эти колебания после ограничения в амплитудном ограничителе 9 сравниваются по фазе с колебаниями ГР 2 в фазовом детекторе 10. После усиления,выпрямления ифильтрации управляющий сигнал поступает на управляющий элемент колебательного контура ГР 2, изменяя его частоту до совпадения с резонансной частотой К 5 110резонансного датчика. РасстройкуК 5 определяют смешиванием колебанийГО 1 и колебаний ГР 2 в балансномсмесителе 15, выпрямлением колебаний разностной частоты фильтромнизких частот 14, значение которыхизмеряют частотомером 17. Принепрерывной работе коммутатора 6появляется амплитудная модуляциявысокочастотных колебаний в общей точке соединения резисторов .3и 4,что связано с изменением добротности К 5, После детектирования,усиления, выпрямления и сглаживаниянапряжение измеряется вольтметром,шкала которого градуируется в процентахотклонения добротности от. первоначального значения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.1Изобретение относится к области исследования или анализа материалов с помощью высокочаСтотных резонансных датчиков и может быть использовано для определения состава и 5 свойств материалов.Цель изобретения - повышение точности измерения частоты расстройки контура резонансного датчика, а также расширение функциональных воэможностей в части измерения изменений добротности контура при воздействии высокочастотного поля резонансного датчика на контролируемый материал.На чертеже изображена схема устройства для определения расстройки кон. тура резонансного датчика.Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, высокочастотный генератор 2 регулируемой частоты, первый 3 и второй 4 резисторы, контур 5 резонансного датчика, коммутатор 6, Низкочастотный генератор 7, третий резистор 8, амплитудный ог 25 раничитель 9, фазовый детектор 10, квадратурный фазовращатель 11, первый избирательный усилитель 12, первый фаэочувствительный выпрямитель 13, второй фильтр 14 низких частот, балансный смеситель 15, первый фильтр 16 низких частот, частотомер 217, синхронный детектор 18, второйизбирательный усилитель 19, второйфазочувствительный выпрямитель 20,третий фильтр 21 низких частот,вольтметр 22,С выходом высокочастотного генератора 2 регулируемой частоты черезпоследовательно соединенные первый3 и второй 4 резисторы соединенконтур 5 резонансного датчика, коммутатор 6, управляющий вход которогосоединен с выходом низкочастотногогенератора 7. Сигнальный вход коммутатора 6 соединен с высокопотенциальным входом контура 5, первый выход соединен с общей точкой резисто"ров 3 и 4, а его второй выход черезрезистор 8 подключен к заземленномувыходу контура 5 резонансного датчика, К общей точке соединения первого 3 и второго 4 резисторов подключены последовательно соединенныеамплитудный ограничитель 9, фазовыйдетектор 10, управляющий вход которого через квадратурный фазовращатель 11 соединен с выходами высокочастотного генератора 2 регулируемой частоты, первый избирательныйусилитель 12, первый фазочувствительный выпрямитель 13, управляющий входкоторого подключен к выходу низкочастотного генератора 7, и второй(2) где Й - сопротивление резистбра 3,В противоположном положениикоммутатора 6 из-за включения в схему делителя напряжения резисторов4 и 8 его коэффициент деления изменяется и становится равными=(";,)где- сопротивление резистора 4.При выполнении условия (1) коэффициенты К, и К деления делителянапряжений равны(К=К ). Поэтому напряжение в общей точке резистора3 и 4 не изменяется при переключении коммутатора 6, Так как сопротивление контура 5 резонансного датчика в момент резонанса является чисто активным, то и фазы высокочастотных колебаний в этой точке относительно фазы высокочастотных колебаний генератора 2 регулируемой часто-,ты не меняется. 30 фильтр 14. низких частот, выход которого соединен с управляющим входомвысокочастотного генератора 2 регулируемой частоты. К выходам высокочастотных генераторов 1 и 2 подключены последовательно соединенныебалансный смеситель 15, первыйфильтр 16 низких частот и частотомер17. К общей точке соединения резисторов 3 и 4 подключены последовательно соединенные синхронный детектор 18, управляющий вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора 2 регулируемой частоты 2, второй избирательный усилитель 19, второй фазочувствительныйвыпрямитель 20, управляющий входкоторого соединен с выходом низкочастотного генератора 7, третийфильтр 21 низких частот и вольт-.метр 22.Устройство работает следующимобразом,Частоту колебаний высокочастотного генератора 1 опорной частотывыбирают равной резонансной частотеконтура 5 резонансного датчика приего контроле эталонным материалом.Начальную частоту высокочастотногогенератора 2 регулируемой частоты,который непосредственно через резисторы 3 и 4 возбуждает контур 5резонансного датчика, устанавливают равной частоте высокочастотногогенератора 1 опорной частоты. Коммутатор 6, переключаемый напряжениемнизкочастотного генератора 7, периодически шунтирует контур 5 резистором 8 или закорачивает последовательно включенный с контуром 5 реэистор 4. Сопротивление резистора8 выбирают равным сопротивлению контура 5 в момент резонанса, а сопротивление резистора 8 - из соотношения 45 50 где Й, - сопротивление контура 5 резонансного датчика при резонансеЙ - сопротивление резистора 8.При закорачивании коммутатором 6 55 последовательно включенного с контуФ ром 5 резистора 4, резистор 3 и контур 5 образуют делитель высокочастотного напряжения с коэффициентомделения В результате взаимодействия высокочавтотного поля резонансного датчика с контролируемым материалом, происходит расстройка относительно частоты возбуждающих колебаний высо- кочастотного генератора 2 регулируемой частоты. Сопротивление контура 5 уменьшается и становится комплексным за счет появления реактивной составляющей (2, Й,) фаза колебаний на выходе делителя напряжений в этом случае отстает или опережает фазу высокочастотного генератора 2 в зависимости от знака расстройки. контура 5 резонансного датчика. При подключении резисторов 4 и 8 к контуру 5 коммутатором б абсолютйое значение фазового сдвига делителя напряжения уменьшается, так как последовательное включение с контуром 5 резистора 4 и шунтирование его резистором 8 уменьшает эквивалентную реактивность нижнего плеча делителя напряжений. Поэтому при непрерывной работе коммутатора 6 появлякоммутацтп которая цыцеляегсл цусиливается перым избцрятелцыцусшцтелем 12 цасроецц 1 1 я частатУ ЦЦЗКОЧЯСТОТЦОГОгСЦЕРсГОт) 7,5 СИЛС.ЕИ 1 Ы цяцряЖ" ттцтс 13 Пс 5 г 1:151 ОГСНПЕРИ (М фа ЗОЧутСТВИТЕЛЬПЫ: В 1 р 1 Лтеием 13 и сгла;:(ттзсцотся . торг.фцльт 1)ом 14 П 113 ких часта 1 Вг.т 1, Я 5 лепное цятрт.(Сцтс с. дыха, (а д", срофи 5 ьттоя 11 цтзс 1 К ггяс.От год(с.г:(Ет На уПра.т 5МГГ Э)т 5Г г, Г ст - Зрдарикап солебстт(л:Нс Го кат;т , авысокочастотного генеро о )д .". рс., -лцруемой ттяс.таты, 11 ротег.с г 3:е тттптЯСТОЫ Дт СОт(агЯС ГОТОГО: С:гара Гг) г)а2 ПООсхОдст 3 1 Ягтоссгг 5 магьтг,еци,( нап 1)Яже 151)т ця дтхагтс. со;) ггофаз отуВствтсЬцсгт(3 гы 11)51 ьтст 13.,1 1)е)ясстраттсу контура 5 резоцятсцо .;Дтст 1 СЯ ПаД ДОЗ,:Е"СП)5 Е)Л ОП П)О)цт-.РУЕМОГО МСЯГ(ЕРЦЯ 1 Я О)ЕстЕЛтСГТ С Мдси -ВЯНЕЕМ СО)ЕбЯццц 3 ЬСС)СотЯ( -; Ст.топгенератора 1 Оиарцай частоты т; ка;гс"баНИЙ ВЬК:ОКОЧЯСТОГНОГО 1 гцдра 1 ара2 регулцр 5 темой ттяс га",.ы т бя,гЯцс" цамсмесителе 15, Б 1,елсцце 1 колеб;11 цтцраз насте(ОЙ чягтаты т( рт с сгтггьг)м16 вэких частот зптчецс кс, 01)хг:ГгИЗМЕ)я 1 ОТ т 1 яСТОТОМЕ) ОМ 1 7 .Пртт цяс ройсе 1 ьсатсосатг г" а",. тат стгенератора , регулируемой стаеттгтя. ц 01 ое 531 ЯЧЕцт 1(. 1)Е.ацатс (г)ц ст г ссТЫ Коцтуда ) СС)С)тттогсдИг1П( т;Ыс,с,палняет("51 цз"зя (1 зметгеттц 5 Г:абт)отцстс -Тц КОНТут)а 5 10 т, тОЗСтСТЕПЕМ Кот Г"РО)ЕИ)УЕМО С) Матст тсг,ттПОЕ) ТОМ 5 т Е т тд"Цессе пеРеключеццц сс)ме 5 ттстоРс 6 тгс 12) г ется фязадая модуляця .Выс:окотЯстотного цаттряжецця в абпей точке соединения резисторов 3 и 4.Выходные колебания дегцттеля цапрялсеццй, модулированные по Фазег.) и стабипизиродацные по асптлцтуде амплитудным ограничителем 9, сравниваются по фазе с калслбацц 5 мтт тысокочастотного генератора 2 регулируемой частоты в фазовом детлзтсторе 10. Для овышеция чувстдительцос.гц к сдВи 1 у фяз е 1 я уп 1)яВЕЯющий ВхОд фяза ваго детектора 10 высокочастотные колебания гецератора 2 регулируемой частоты поступают со сдвигом цао90 через квадратурцый фтзодраЯтеттт 11, при периодцческцх изменениях 1(ОММУТс)ТОРОМ ) ФЯЗЫ ДЫСОКОСса(.ТО.тоК КОПЕОЯНЦЙ НЯ Ьткап("- т Г(1 "ГтгосГГЦ ттстттг)(в ЖЕНИН Д 13 ЫХОЦЦОЕ Нст 1)5 КЕЦЕ ФИЗО Оа1 О детектОрс. 10 т 05 Бецетс 5 дт)г)ме 1" Ная С;ОСтадляыщая цатц)я)КЕ)гци ЧССГг) Ы 110 Ьамплитуда высокочястотцьх колебаний в общей точке соединения резисторов 3 и 4 изменяется, т.е. имеет место амплитудная модуляция выходного напряжения делителя напряжений. Выходные колебания делителя цапря)сеций модулироданные по амплитуде ц совпадающие по фазе с колебаниями высокочастотного генератора 2 регулируемой частоты, детектируются синхронным детектором 18, а переменная состадпятощая напряжения частотыкоммутации, пропорциональная изменению добротности контура 5 резонансного датчика, усиливается вторым избирательным усилителем 19, кастро- ЕНЦЫМ Ца ЧЯСтатУ 1 ИЗКОЧаСтатНОГО генератора 7 усиленное напряжение тЬтР 511 Л 5 ЕТСЯ ДтОРЫ Г фаЗОЧУДСтВИТЕЛ.г -. цтм выпрямителем 20, сглаживается третьцтл фильтрам 21 цизких частот ц измеряется вольтметром 22.1 цкат 1 вольтметра 2 грядуируется в процентах Отклонения Добротности тсоцтура 5 резонанстого датчика от первоначального значения, которое зтягется эталонным материалом, При доздействцк высокочастотного поля датчика ста эталонный материал нуле- ДО( ЗцаЕЕНКЕ 1)ОЛЬМЕтРЯ УСтанадтн- дяо 3 регулировкой переменного ре цстаРЯ 4 деттичицу которОГО дьбера - .От 1 з саатпонслцця с 1)стрмула изобретения1. Устройство дпя определения расстрайкц контура резонансного датсцСс, содержащее иысокочастотныйЕЦЕРаТОР ОПОРНОЙ ЧаетОтЫ, ВЬтСОКО- час:Отцьш генератор регулируемой тЯСтотЫ ДЫХОД КОТОРОГО ЧЕРЕЗ ДДЯ ПО- с;едодательно соедцценньх резистора СООГЕПЕЕ С 1 СОПТУ 1)ОМ РЕЗОсЪЕСЦ 01 О ДЯТЧ ЦКЯКОММ 5 ттат ОР, СИГ Ца ПЬЦЬтй ВХОД КОТОРОГО С)ОЕДЦЦЕЦ С )3 ЬСОКОтатЕЦтЦЯЛЬЦЫМ ВХОДОМ КантУРа РЕЗОНЯЦС- наго дятчепса управляющий вход подклточен к низкочастотному генератору, а цг рв 11 ц Выхо 5, соединен с Общец тач(ОЙ псрВОГО и Втот)ОГО резистораФЯЗОВЫЙ ДЕТЕКтаР, УРЯД.гЯС)Щт 1 ВХОД которого через квадрятурцый фазовращатель соединен с выходом высокочастотного генератора регулируемой частоты, балацсцый смеситель входамц соединенный с выходами дысотсочастотных генераторов опорной : регулируемой частот, а его выход1264 Составитель Н.КриновТехред Л. Сердюкова Редактор А.Ренин Корректор Г.Решетник Заказ 5557/46 Тираж 728 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва. Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7соединен с входом первого фильтра низких частот, частотомер, подключенный к выходу первого фильтра низких частот, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены амплитудный ограничитель, первый избирательный усилитель, первый фазочувствительный выпрямитель, второй фильтр 1 О нижних частот, третий резистор, блок измерения добротности, причем вход амплитудного ограничителя соединен с общей точкой первого и второго резисторов а Выход с сигнальным 15 входом фазового детектора, выход фазового детектора через последовательно соединенные избирательный усилитель, фазочувствительный выпрямитель и второй фильтр нижних частот 20 соединен с управляющим входом высокочастотного генератора регулируемой частоты, управляющий вход фазочувствительного выпрямителя соединен с выходом низкочастотного генерато :,ра, третий резистор включен между заземленным выходом контура резонанс ного датчика и вторым выходом ком 11 О 8мутатора, первый вход блока измерения добротности соединен с выходом высокочастотного генератора регулируемой частоты, второй его вход сое динен с входом амплитудного ограничителя, а управляющий его вход соединен с выходом низкочастотного генератора.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок измерения добротньсти содержит синхронный детектор, второй избирательный усилитель, второй фазочувствительный выпрямитель, третий фильтр нижних частот, вольтметр, причем выход синхронного детектора через последовательно соединенные второй избирательный усилитель, второй фазочувствительный выпрямитель и третий фильтр низких частот соединен с входом вольтметра, первый и второй входы синхронного детектора являют-. ся первым и вторым входами блока измерения добротности, а управляющий вход второго фазочувствительного выпрямителя является управляющим входом блока измерения добротности,