Измеритель параметров диэлектрических сред и материалов

прохождение подсчитываемых импульсов в моменты переключения конденсаторов 13 и 14 коммутатором 11, Стробирование уменьшает погрешность измерения числа импульсов за период коммутации 26/Я = Т , вызванную переходными процессами генератора 5 и коммутатора 11Таким образом, блок 6 стробирования вырабатывает импульсы определенной длительности (больше постоянной времени переходных процессов) в каждый полупериод Т/2 переключения конденсаторов 13 и 14.Измерение реактивной составляющей сопротивления Х с конденсатора 13, которое в присутствии объекта иссле-. дования носит комплексный характер, производится по образцовому конденсатору 14 (с малыми потерями). Значение емкости изменяется в результате воздействия исполнительного механизма, входящего в блок 15 управления. На вход блока 15 поступает с выхода компаратора кодов сигнал, .знак которого зависит от соотношения сравниваемых кодов, в момент поступления стробимпульсов на компаратор 12 кодов. Назначение компаратора кодов состоит в фиксации знака и числа импульсов, пропорционального разности частот измерительного генератора 5 за период коммутации Т, она является входной для устройства 15. Функция стробимпульсов, поступающих на компаратор, состоит в синхронизации момента сравнения кодов компаратора 12. Блок 15 управления перестраивает образцовый конденсатор 14 до тех пор, пока выходной код счетчика 7 не станет равным нулю - это в,идеальном случае, т,е. когда полупериоды Т/2 симметричны. Однако вследствие, неидеальности коммутирующих цепей требуется предустановка начального значения компаратора 12 кодов, кото-. рая осуществляется на этапе калибровки устройства перед измерением.Описанный этап измерения реактив" ной составляющей Х, характеризующий свойства исследуемого объекта измерения, помещенного между обкладками измерительного конденсатора 13 не отличается от известных автогенераторных методов. Он состоит в фиксации равенства частот измерительного генератора в момент взаимного замещения образцовой и измерительной емкостей.Особенностью данного измерителяявляется то, что этот этап компенса- .ции реактивной составляющей Хкомплексного сопротивления объекта ис 5следования является этапом начальнойустановки значения С образцовогоконденсатора 14. Относительно этогозначения на втором этапе измеренияотсчитывается величина активной составляющей т комплексного сопротивления объекта измерения по приращению ЯС = С- С , где С - конечноезначение образцовой емкости, котороеона принимает по завершению второгоэтапа измерения.На втором этапе измерения (режимизмерения г,) выключатель 2 находится;в замкнутом состоянии. При этом использование в замкнутой цепи, состоящей из последовательно включенныхгенератора 5, источника 4, выключателя 2, усилителя 9, варикапа 10 ибалластной цепочки 3 (параллельновключенных резистора и емкости), источника 4 тока, питающего измерительный генератор 5, позволяет выделитьв точке подключения балластной цепочки огибающую частоты коммутации .йамплитуда которой пропорциональнаразности потерь в конденсаторах 13и 14, включенных в измерительный генератор 5 с времязадающей цепочкой,в качестве которой используется резонансная система, содержащая конденсаторы 13 и 14 и индуктивность(не показана).Из Условия 1 = 1+ 1 С = сопзС.где 1 - ток источника 4, определяемый еГО внутренним сопро . 40тивлением;1 - постоянная составляющая тока, замыкающаяся через резистор цепочки 3 и резонансный контур генератора 5 :451 - переменная составлйющая,замыкающаяся через конденсатор цепочки 3 и резонансныйконтур генератора 5,следует, что изменение эквивалентно 50го сопротивления времязадающей цепочки генератора 5 (резонансного контура с конденсаторами 13 и 14) вызывает перераспределение токов 1 г и1 которое изменяет падение напряжения на резисторе цепочки 3. Это даетвозможность выделять огибающую частоты коммутации, вызванную неравенством импедансов конденсаторов 13 и 14. Выделенная огибающая используется в режиме измерения активной составляющей г,. Эта огибающая подается через усилитель 9 в качестве модулирующего напряжения на варикап 10 для дополнительной частотной модуляции генератора 5.В режиме измерения активной составляющей комплексного сопротивления выключатель 2 находится в замкнутом положении, При этом вследствие различных значений импедансов конденсаторов 13 и 14, подключаемых коммутатором 14, постоянный ток через резистор будет модулироваться с частотой коммутации Я Следовательно, постоянное напряжение на балластном резисторе,.поступающее на вход усилителя 9, будет меняться по тому же закону. Назначение конденсатора цепочки 3 состоит в фильтрации высокочастотной составляющей автогенератора 5. Напряжение частоты коммутации, пропорциональное потерям в исследуемой среде, вызывает частотную модуляцию автогенератора 5 за счет периодического изменения емкости варикапа 10, т.е. амплитудная модуляция в цепи питания генератора 5 порождает частотную девиацию того же генератора.Эта частотная.,девиация с частотой коммутации Я должна быть скомпенсирована за счет выравнивания импедансов конденсаторов 13 и 14. Причем индикация равенства этих импедансов контролируется по равенству частот генератора 5 на полупериодах Т/2 трактом преобразования измерительной информации, используемом ранее, на 1первом этапе в режиме; измерения Х, т.е. индикацияравенства импедансов происходит с помощью реверсивного счетчика 7. Выходной код счетчика, как и в первом режиме, является информацией для управления конденсатором 14 через блок 15. Процесс регулирования значения емкости будет продолжаться до тех пор, пока емкость конденсатора 14 не достигнет величины С , При этом потребление энергии от источника 4 тока в оба такта работы коммутатора 11 станет одинаковым, что приведет к исчезновению амплитудной модуляции на входе усилителя 9. В этом случае отсчет активной составляющей комплексного сопротивления исследуемойсреды или материала может быть определен по соотношению1 ыдС где дС = С- С,Процесс измерения и калибровкисостоит в следующем.На первом этапе производится установка "нуля , т,е. выравнивают начальные значения емкостей измерительного и образцового конденсаторов 13и 14. Для этого в отсутствие измеряемого .объекта выключатель 2 размыкают и устанавливают нулевое значение кода компаратора 12, По показанйям установившегося значения индикатора 8 судят об окончании процесса калибровки. Далее устанавливаютзначение кода компаратора 12 равнымзначению показаний цифрового индикатора 8 с учетом знака, при этомпосле окончания переходных процессовна индикаторе 8 автоматически установится нулевое значение. Предустановочный код компаратора 12 определяется несимметрией скважности длительностей стробируемых полупериодов,интервалов времени, соответствующихчастоте коммутации Я , и зависит оттехнического исполнения блока бстробирования. Калибровка измерителязавершается отсчетом начального значения Собразцового конденсатора 14по его шкале.Процесс измерения реактивной составляющей комплексного сопротивленияобъекта измерения состоит в определении разности значений образцовойемкости между ее показаниями Со, отсчитанными после введения объекта измерения в конденсатор 13, и ее значением, отсчитанным в режиме калибровки, т.е. Х = 1/ю(С о - С).Особенностью режима измерения активной составляющей г, предлагаемымустройством является возможностьее регистрации по компенсирующейреактивной составляющей образцовойемкости при выполнении условияд (С - С,)где (С- С,) - приращение образцовой емкости между ее значением при отсчете реактивной составляющей контро Абсолютное значение частоты у,входящей в выражение для г, может 20определяться по показаниям индикатора 8, Для этого выключается схемауправления реверсом и индикатор подсчитывает число импульсов генератора5 за полупериод коммутации Т /2.25 указанный режим заложен в структурукоммутационного генератора 1. 30 35 40 45 50 5 10 15 лируемого объекта и ее величиной в момент компенсации амплитудной моду-, ляции частоты коммутации Я на резисторе цепочки 3, возникшей за счетактивных потерь г, объекта измерения, помещенного между обкладками образцового конденсатора 14.Эта модуляция уменьшается за счет . реактивного сопротивления образцового конденсатора 14. Конденсатор 14 перестраивается в этом режиме блоком 15 управления. При этом выполняется укаэанное соотношение, из которого легко определить г, по известной. частоте генератора 5. Формула изобретения Измеритель параметров диэлектрических сред и материалов, содержащий измерительный генератор с времязадающей цепью и коммутационный генератор, автоматический коммутатор, измерительный и образцовый конденсаторы, реверсивный счетчик, блок стробирования, индикатор, компаратор кодов и блок управления, при этом к времязадающей цепи измерительного генератора подключен средний контакт автоматического коммутатора, выходные контакты которого подключены к общей шине измерителя через измерительный и образцовый конденсаторы,выход измерительного генератора через последовательно соединенные блокстробирования и реверсивный счетчиксоединен с входом индикатора, выходкоммутационного генератора подключен к управляющим входам автоматического коммутатора, блока стробирования и реверсивного счетчика, выходы двух последних подключены к индикатору икомпаратору кодов, выход которого через блок управления соединен с образ-цовым конденсатором, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения1383226 Составитель В.СтуканТехред А.Кравчук Редактор С.Пекарь Корректор С. Шекмари Заказ 1290/41 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 функциональных возможностей путемраздельного измерения активной и реактивной составляющих комплексногосопротивления, в него введены источник тока, балластная резистивноемкостная цепочка, усилитель, выключатель, варикап, при этом первыйвывод источника тока подключен к измерительному генератору, а второй через балластную резистивно-емкостнуюцепочку - к общей шине измерителя ичерез выключатель к входу усилителя, выход которого соединен с однимиз выводов варикапа и со сред ним контактом автоматического коммутатора,. а другой вывод варикапа соединен с общей шиной измерителя.