Автогенераторный диэлькометр

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 9) И 1 7/2 04 С 0 ИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ Р985. н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Теория и практика экспрессногоконтроля влажности твердых и жидкихматериалов/Под общ. ред. проф.Е,С. Кричевского. М.; Энергия, 1980,с, 30.Авторское свидетельство СССТ) 1157432, кл. С 01 Х 27/22, 1(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники и может бытьиспользовано для измерения влажностисыпучих материаловЦелью изобретения является уменьшение погрешностиизмерений, вызванных влиянием проводимости материала. Устройство содержит автогенератор, в измерительныйконтур которого включен емкостныйдатчик, и последовательно соединенные дополнительную обмотку, выпрямитель, источник питания, затвор транзистора автогенератора. Повышениеточности достигается за счет динамического изменения режима работы тразистора автогенератора. 4 ил, 1434349где-2721,=(2 й С) характеристическое сопротивление На фи исимостзана обобщеы от тока дл (кривая 10 но относите втогенерат ика для пол о нная з п рутиз торов на льное изра от евого х транзиг. 3 иенение ч пока тоты дат роводимо ным затворомд закорочен,чии И- тан- - частота и ее изменеИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения влажности,использующим диэлькометрический (емкостный) метод, и может найти приме 5нение для измерения влажности зерна,минеральных удобрений, продуктовобогащения горно-химического сырья,Целью изобретения является уменьшение погрешности измерений, вызванной влиянием активной проводимостиматериала.На фиг. 1 изображена функциональная схема автогенераторного,циэлькометра; на фиг. 2 - обобщенная зависимость крутизны полевых транзисторов от тока; на фиг. 3 - относительное изменение частоты колебанийот проводимости датчика для автогенератора, выполненного на полевомтранзисторе с изолированным затвором,на фиг, 4 - то же, для автогенератора, выполненного на полевом транзисторе с р-п-переходом. 25Диэлькометр состоит из датчика 1,автогенератора, собранного на полевом транзисторе 2, колебательногоконтура, образованного катушкой 3 иконденсатором 4, катушки 5 обратнойсвязи, дополнительной катушки 6, выпрямителя 7, источника 8 смещенияи преобразователя 9 изменения частоты в сигнал, пропорциональный этомуизменению,транзистора с изолировабез выпрямителя 7 (выходополнительная катушка отключена)кривая 11 и при его кали - крива12 и для полевого транзистора с р-ипереходом - кривая 13,На фиг. 1-4 обозначены: С и яемкость и проводимость датчика, Яи Б - крутизна при произвольномзначении тока стока и максимальноезначение крутизны для данного типатранзистора, 1 и 1, с - ток стокаи ток стока, при котором крутизнатранзистора максимальнагенс угла потерь, Е иненагруженного контурание,Изменение емкости датчика 1 вызванное диэлектрической проницаемостью материала, помещенного в нем, изменяет частоту автогенератора, При малых изменениях емкости контура, что достигается включением конденсатора 4, емкость которого значительно больше С, показание регистрирующего прибора пропорционально диэлектрической проницаемости материала.В устройстве автогенератор выполнен на полевом транзисторе в режиме с переменной крутизной.Для выяснения принципа компенсации проводимости датчика рассмотрим известное выражение для относительного изменения частоты автогенератора в установившемся режиме при шунтировании его колебательного контура проводимостью лЧ 1.С) - собственная частота контура 3 контура,11 Ос - коэффициент обратной связи,"- индуктивность контурной катушки 3и катушки обратной связи 5,С=С+СЭ - суммарная емкостьконденсатора контура (конденсатор4) и датчика.При мягком возбуждении в режиме А,когда рабочая точка расположена насередине линейной части характеристики, для каждого значения я можно найти такое значение 18, при которомЙ = 1. Любое изменение проводимостиприведет либо к срыву колебаний, либо к нарушению условиясе-д = 0 (2)Анализ характеристик полевых транзисторов, в частности зависимости кру.тизны от тока, показал, что при правильном выборе режима их работы возможно осуществить самореГулированиекрутизны транзисторов таким образом,чтобы во всем рабочем циапазоне выполнялось условие (2), Характеристика полевых транзисторов такова, чтоих крутизна на начальном участке зависит от тока стока (фиг. 2) . Графи 1434349ки фиг. 2 получены обработкой характеристик известных полевых транзисторов. Для КП 902 А и КП 903 Б значения 1 акс и 8 ма кс соответственно равны 550 и 200 мА и 22 и 100 мА/В. Ток автогенератора при Й = 1, что является целью такого режима, не может превышать1 -яЕ (3) где Е - напряжение сток-исток, приблизительно равное напряжению питания.Среднее значение тока, найденное с учетом остаточного напряжения, составляет (0,22-0,28)1Выбирают коэффициент обратной связи из условия."де с 6 - интегральная крутизна безразмерной характеристики, рав (878 макс)( 7 макс) вопределяемая по графикуфиг. 2,, д- максимальная проводимостьдатчика.График приведенный на фиг. 2, является усредненным, реальные значения сс, учитывающие разброс параметров полевых транзисторов и соответствующие линейному участку .изменения крутизны от тока, 1,2-6. 35При значении 1 мбольшем, чем указано на (4), изменение Б от 1 будет настолько сильно отличаться от линейного, что условие (2) не выполняется.40Однако выполнение (4) не является достаточным, так как выход транзистора из режима А приведет к изменению эффективной крутизны, и условие (2) будет нарушено. Для выполнения усло вия (2) необходимо, чтобы с ростом я рабочая точка смещалась линейно в область больших токов Это достигнуто введением выпрямителя 7, который с целью гальванической развязки от 50 источника 8 смещения питается от дополнительной катушки 5. Напряжение источника смещения выбрано таким, чтобы обеспечить работу при максимальной проводимости датчика. Напря жение радиочастоты при уменьшении проводимости увеличивается, а на выходе выпрямителя увеличивается напряжение, полярность которого противоположна напряжению источника смещения. Суммарное напряжение смещения уменьшается, и рабочая точка перемещается на середину новой рабочей характеристики. Таким образом обеспечивается второе условие компенсации проводимости.Так как в реальных условиях юС 8 МаКс И 1 маКс ТРаНЗИСТОРа ОТЛИЧаЮТ- ся от экземпляра к экземпляру, то напряжения источника смещения и выпрямителя должны подстраиваться в небольших пределах. С этой целью выпрямитель 7 снабжен потенциометром.На фиг. 3 приведена характеристика устройства, выполненного на транзисторе КП 902 А с данными схемы; напряжение смещения 5 В, Ь = 25 мкГн, С = 2000 пф, й = 894,6 кГц, на фиг. 4 для КП 903 Б с данными: напряжение смещения 1,3 В, Ь = 40 мкГИ, С = 2000 пФ,= 676 кГц. Чувствительйость к изменению емкости во всех макетах изменялась не более чем на 3,5% отн.Применение устройства позволяет измерять диэлектрическую проницаемость при тангенсе угла потерь в контуре больше единицы, при этом во всем диапазоне изменения проводимости погрешность не превышает 0,2- 0,3% отн.Формула изобретенияАвтогенераторный диэлькометр, содержащий колебательный контур с емкостным датчиком, включенный в авто- генератор, выполненный на полевом транзисторе, дополнительную катушку, индуктивно связанную с катушкой колебательного контура, выпрямитель, источник смещения и преобразователь изменения частоты в сигнал, пропорциональный этому изменению, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, вызванной влиянием активной проводимости материала, выпрямитель, источник смещения, катушка связи и затвор полевого транзистора автогенератора включены последовательно.434349 1,5 Составитель В.НемцеТехред И.Ходанич И,Муск Редактор Л.Веселовск рек з 5550 сно Г ениог енин Рауш делМоск оектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ирак 8 дарст изобЖПоомитета СССРоткрытийая наб., д, 4/