Влагомер

ПИС Е ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСКОМ 3 й филиал Госуо-конструкторско- тельского инсии угольной проа нин Н.С.Пк ие диэлекотах. едов х ча ет ВФрег. Во лас Ювао ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Ворошиловградскидарственного проектнго и научно-исследовтит та по автоматиз а У ац мышленности72) О,.Ф.Кириченко, А В.Н,Ляшко, Ю.В.Вакуль нов и И.А.Бражников(56) Брандт Л.А. Иссл триков на сверхвысоки М., 1968, с. 128. Заключительный от шиповоград, 1985, го 9 01.85.0041599.(54) ВЛАГОМЕР (57) Изобретение м.б, использовано во всех отраслях народного хоз-ва. Цель изобретения - повышение точности измерений. На выходе управляемоготтенюатора 9 во время рабочего цикла действует сигнал, по форме повторяющий огибающую СВЧ-колебаний с выхода детектора 7 измерительного резонатора (ИР) 6. Амплитуда сигнала изменяется незначительно при значительных изменениях (до 40 дБ) амплитуды огибающей. Осуществлена практически безынерционная стабилизация амплитуды огибающей без искажения ее формы, что повышает точность регист- с рации вершины резонансной кривой ИР 6. Фактором, повышающим точность регистрации вершины, является также увеличение крутизны сигнала в обть его максимума. 3 ил.Изобретение относится к техникеизмерений влажности веществ с переменной активной составляющей проводимости к может быть использовано вовсех отраслях народного хозячствадля измерения влажности различных материалов, например угля,Цель изобретения - повышение точности измерений. ОНа Фиг.1 изображена структурнаяэлектрическая схема влагомера; нафиг.2 - эпюры, поясняющие его работу;на Фиг.3 - эпюры, поясняющие работуограничителя. 5Влагомер содержит частотно-модулированный генератор 1, модулятор 2,первый резонатор 3, первый детектор4, первый усилитель 5 переменного то- .ка, второй резонатор 6, второй детектор 7, второй усилитель 8 переменного тока, управляемый аттенюатор 9,ограничитель 10, первый коммутатор11, пиковый детектор 12, второй коммутатор 13, дифференцирующий блок 14, 25нуль-орган 15, триггер 16,. тактовыйгенератор 17, интегратор 18 и индикатор 19.Влагомер работает следующим образом. 30Импульсы с выхода тактового генератора 17 (Фкг.2 а) запускают модулятор 2. На выходе модулятора 2 формируется напряженке пилообразной Формы(фкг.2 б), которое поступает на варикап колебательной системы генератора1. В результате на выходе генераторавозникают частотно-модулированныеколебания, возбуждающие резонаторы 3и 6 (эталонный к измерительный). Прк 4 Овоздействии кочтролкруемого материала на Резонатор 6 изменяется его резонансная частота. Огибающая СВЧ-колебаний резонатора 6, представляющаясобсй резонансную кривую резонатора 4 Ввыделяется детектором 7 (фкг,2 в).Огибающая СВЧ-колебаний с выхода детектора 7 усиливается вторым усилителем 8 к через управляемый аттечюатор 9 поступает на вход ограничителя 10. Часть сигнала с выхода аттеню.атора 9, превышающая порог срабатыва-.ния ограничителя 1 О усиливается последним и подается далее на входы пикового детектора 12 первого коммутатора 11 и второго коммутатора 13,Коэффициент усиления ограничителявыбирается при этом большим (более 1000). Работа части схемы, включающей управляемый аттенюатор 9, ограничитель 1 О, пиковый детектор 2 и.второй коммутатор 13, состоит из двух циклов - подготовительного и рабочего, Подготовительный цикл происходит во время обратного хода пилообразного модулятора 2 В течение обратного хода выходное напряжение ограничителя 10 поступает на второй вход пикового детектора 12 и через замкнутый ключ второго коммутатора 13 на второй вход управляемого аттенюатора 9,Коэффициент передачи К управляемого аттенюатора 9 является функцией выходного напряжения ограничителя 10р (фкг 3), которое чеРез вто рой коммутатор 13 подается на управляющий вход управляемого аттенюатора 9. При достижении напряжением ц , , величины У, коэффициент передачи К управляемого аттенюатора 9 начинает уменьшаться и достигает некоторого минимального значения Кпрк велизультате такого изменения коэффициента передачи управляемого аттенюато-. ра круткзна напряжения на выходе ограничителя 10 начинает резко уменьшаться начиная с некотсрого. значения напряжения Ц, к максимальное чапряженке на выходе ограничителя изменяется незначительно в прецелах регулирования Ю прк изменении амплитуды напряжения на выходе второго усилителя 8 переменного тока в больших пределах (до 40 дБ), Величина максимального значенкя амплитуды напряжения на выходе ограничителя 10 запоминается пиковым детектором 12 (фкг,2 д).Рабочий цикл начинается с момента прямого хода пилообразного напряжения модулятора 2. В это время ;щпульс с выхода тактового генератора 17 переключает второй коммутатор 13 к постоянное напряженке с выхода ограничителя 1 О, запомненное пкковыь 1 детектором 2 во время подготовктельнсго цикла поступает через замкнутый ключ второго коммутатора 13 ка управляющий вход управляемого аттенюатопз " в качестве управляющего. В течение рабочего цикла состояние управ;,;,емого аттенюатора 9 полностью определяется величиной этого напряжения, Бслк за период модуляции свойст" ва контролируемого материала не изменяются, то вслкчкна амплитуды сигна 3 1 Зла на выходе второго усилителя 8 вовремя рабочего цикла равна амплитудесигнала на его выходе во время предшествующего подготовительного цикла.Поэтому амплитуда сигнала на выходеуправляемого аттенюатора 9 во времярабочего цикла уменьшается последнимдо значения П, в соответствии сдействующим на входе аттенюатора управляющим напряжением, запомненнымпиковым детектором 9 во время предшествующего подготовительного цикла(фиг,2 е),Отличительной особенностью сигнала, действующего на выходе управляемого аттенюатора 9 во время рабочегоцикла по сравнению с подготовительным, является то обстоятельство, чтовыходной сигнал во время подготовительного цикла имеет уплощенную вершину,. в то время как выходной сигналво время рабочего цикла полностьюсовпадает по Форме с сигналом на выходе второго усилителя 8, а по амплитуде равен величине сигнала, действующего на выходе управляемого аттенюатора 9 во,время подготовительного цикла. Это обеспечивается тем,что во время рабочего цикла на входеуправляемого аттенюатора 9 действуетпостоянное напряжение с выхода пикового детектора 2, равное по величине амплитуде сигнала Б, на выходеограничителя 10 во время подготовительного цикла.Таким образом, на выходе управляемого аттенюатора 9 во время рабочего цикла действует сигнал, по формеповторяющий огибающую СВЧ-колебанийс выхода детектора 7 измерительногорезонатора 6, а амплитуда сигналаизменяется незначительно (в пределахрегулирования дБ) при возможных значительных изменениях (до 40 дБ) амплитуды огибающей с выхода детектора,т.е. осуществлена практически безынерционная (с быстродействием, равным периоду модуляции) стабилизацияамплитуды огибающей без искажения ееформ, что существенно повышает точность регистрации вершины резонансной кривой измерительного резонатора.Фактором, в значительной степениповышающим точность регистрации вершины резонансной кривой измерительного резонатора, является также увеличение крутизны сигнала в областиего максимума, Это достигается тем, 68742 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 что напряжение с выхода управляемогоаттенюатора 9 ограничивается снизуограничителем 10 на уровне П, несколько меньшем амплитуды сигналаП,т (Фиг.2 е). Вершина сигнала, превышающая величину порога ограничителя, усиливается и с выхода Ограничителя 10 поступает на второй вход первого коммутатора. Причем длительность импульса на выходе ограничителя 1 О (Фиг.2 ж) значительно меньшедлительности импульса на его входе,а амплитуда импульса на выходе близка к его амплитуде на входе ограничителя 10; т.е. крутизна сигнала в обЛаСтИ ЕГО ВЕРШИНЫ Знаяиттинтт тттт. ттпЧЕНа, УНЕЛНсПГая НЕттИЧНт:у Ит.рГ 1 тт,т.е. уменьшая разностт 1 т -. 1 т,: иувеличивая коэффиииеит усилсиия Ограничителя 10, можно уменьшить длительность импульса на выходе О раинчнтеля по сравнению с входом В десяткираз, сохранив его амплитуду, ч 1 О позволяет осуществлять регистрацию Вершины резонансной криВОЙ измеря г;льного резонатора. дая:е при нитзкнх значениях его добротности (порядка О цменее) . 1 Нниматтьно допусттыля нтлтишНа РаЗНОСтИ Б,тс - Бт, СВЯЗап С т -раничениямп, Обусловленцьтми коичнымзначением погрешности л Ноддсря:алияпостоянпои величины амплитуды ииттржения П,. на выходе Ограничителя10 (фиг.З), Увелпчииая глубин; регулирования, т.е, уменьшая в.личин у угла наклона р, можно уметьшнтт, н."гличину ошибки регулирования 1 т гмсамы уменьшит минимально диуимое значение разности Птчто позволяет еще более ионыить крутизну сигнала на выходе ограт;ичителя 1 О, а следовательно, и точностьрегистрации вершины резонансной кривой измерительного резонатора 6,Дальнейшая работа нлагомера состоит в следующем,СФормированный указанным выше Образом сигнал измерительного резона.тора 6 с выхода ограничителя 10.поступает на второй вход первого коммутатора 11, на первый вход которогопоступает через первый детекторпервый усилитель 5 переменного токасигнал с первого резонатора 3, являющийся эталонным. Первый коммугатор1 управляется по третьему входу сигналом с вьгхода триггера 16. В случаеналичия на выходе триггера 6 снгна42 5 13687 ла логического нуля на выход коммутатора 11 проходит сигнал эталонного резонатора с выхода первого усилителя 5 переменного тока а в случае наУ5 личия на выходе триггера 16 сигнала логической единицы на выход коммутатора 11 проходит сигнал измерительного резонатора с выхода ограничителя 10. Во время обратного хода пилообразного напряжения модулятора 2 сигнал с выхода тактового генератора 17 поступает на первый вход триггера 16, устанавливает его в состояние логического нуля на выходе и исключает ложные переключения триггера в течение обратного хода пилообразного напряжения модулятора 2.Сигнал эталонного резонатора 3 (фиг.2 г) с выхода первого коммутатора 11 поступает на вход дифференцирующего блока 14, выходной сигнал которого проходит через нуль в момент действия на его входе максимального значения амплитуды сигнала эталонного резонатора 3 (фиг.2 д), Таким образом, осуществляется регистрация вершины резонансной кривой резонатора 3.далее сигнал с выхода дифференци- Зб рующего блока 14 поступает на вход нуль-органа 15, формирующего на своем выходе короткий прямоугольный импульс положительной полярности фиг.2 и),передний Фронт которого совпадает с моментом перехода через35 нуль выходного напряжения дифференцирующего устройства. Импульс с выхода нуль-органа 15 поступает на второй вход триггера 16 и передним фронтом переводит ега в состояние логической единицы на выходе (Фиг,2 к). Состояние логической единицы на выходе триггера 16 переводит первый коммутатор 11 в режим подачи на вход дифференцирующега блока 14 сигнала измерительного резонатора 6. Сигнал с выхода дифференцирующега блока 14, проходящий через нуль в момент действия на ега входе максимального значения амплитуды сигнала измерительного резонатора 6, поступает далее на вход нуль-органа 15, на выходе которого Формируется короткий импульс положительной полярности, передний Франт55 которого совпадает с моментам перехада через нуль выходного напряжения дифференцирующего, блока 14. Импульс с выхода нуль-органа 15 своим передним фронтом переводит триггер 16 в состояние логического нуля на выходе.Таким образом, за период модуляции на выходе триггера 16 формируется прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна разности резонансных частот эталонного и измерительного резонаторов, После довательность импульсов с выхода триггера 16 подается затеи на интегратор 18, подключенный к индикатору 19, по показаниям которого судят о влажности контролируемого материала. Формула изобретения Влагомер, .содержащий последовательно соединенные частотно-модулированный генератор, управляющий вход которого подсоединен к выходу модулятора, первый резонатор, первый детектор и первый усилитель переменного тока, последовательно соединенные второй резонатор, вход каторога подключен к выходу частотно-модулированного генератора, второй детектор и второй усилитель переменнога тока, ограничитель и последовательна соединенные триггер, интегратор и индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, между выходом первого усилителя переменного тока и входои триггера включены последовательно соединенные первый коммутатор, второй вход которого подключен к выходу триггера, дифференцирующий блок и нуль-орган, . между выходом второго усилителя переменного тока и входом ограничителя введен управляемый аттенюатар, выход ограничителя соединен с третьим входом первого коммутатора и через введенные последовательно соединенные пиковый детектор и второй коммутатор, второй вход которого подсоединен к выходу аграннчитапя, с управляющим входом управляемага аттенюатора, а также введен тактовый генератор, вы" хад катарага соединен с управляющим входом модулятора, третьим входам второго коммутатора и вторыми входа- .и пнкаяаго детектора и триггера.1368742 ставитель Ю,Мамонтовхред М.Дидьис ректор О,Кундрик Редактор В.Петраш каз 283/4 ПодписнСССР ий наб., д, 4/ афическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Прои венно-пол Тираж 847 ВНИИПИ Государственно по делам изобретении 113035, Москва, Ж, комит и откр аушска