Автогенераторный измеритель-сигнализатор

Союз СоветсинкСоцивлистичесиикРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 883794(51)М. Кд. 6 01 К 27/26 Ьаударатвапвй комитет СССР по делан изабрвтеаий н открытвй(72) Автор изобретения З.И.Арш Днепропетровский ордена Трудового Красного Знаменигосударственный университет им. 300-яви воссоединяУкраины с Россией(54) АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ-СИГНАЛИЗАТОР Изобретение относится к резонансным измерениям неэлектрических.величин автогенераторным методом с помощью индуктивных, емкостных и резистивных датчиков.Известно устройство для контроля ф электропроводности седы, содержащее транзисторный автогеиераторный измеритель, индуктивный датчик, .включенный . в качестве элемента колебательного контура в нагрузочкой цепи, и второй индуктивный датчик включенщЮ в колебательный контур эмиттерной цепи.Автогенераторный измеритель работает в режиме прерывистой генерации, что обеспечено выбором постоянной вре-ф мени цепи автосмещения Ч:, больщей, чем постоянная времени колебательного контура Й 1 с, При внесении в по- . ле датчиков электропроводной среды добротность колебательного контура снижается и, кроме того, за счет внесенного реактивного .сопротивления изменяется настройка контура в,2эмнттерной цепи. Частота следования зависит от электропроводности .контролируемой среды, сигнал воспринимается селективным приемником - частотомером и.регистрируется 1.11.Недостатком устройства является малая чувствительность,. так как изменения.,добротности колебательных контуров в режиме прерывистой генерации влияют на изменения соотношения постоянных времени контура и цепей автосмещения менее резко,.чем на измене" ния статической характеристики авто к генераторного измерителя в режиме непрерывных колебаний.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является диэлькометрический влагометр-сигнализатор, который содержит двухконтурный автогенераторный измеритель на транзисторе.с кварцевой стабилизацией частоты емкостный датчик, включенный в качестве элемента нагрузочного контура, амплитудный детектор, тран 88379450 зисторный ключ, усилитель мощности и селективный приемник-частотомер, Устройство работает в режиме непрерьвных колебаний 2 .Недостатком известного устройства является то, что в режиме прерывис-, той генерации снижается чувствитедьность, так как изменения добротности контура незначительно изменяют постоянную времени контура, от величины которой зависит частота следования импульсов прерьвистой генерации.Цель изобретения - повышение чув,ствительности автогенераторных измерителей-сигнализаторов.Поставленная цель достигается тем, что в автогенераторный измерительсигнализатор, содержащий автогенераторный измеритель с индуктивным датчиком, включенным в качестве элемента колебательного контура в цепи нагрузки генератора, и селективный приемник-частотомер с включенной приемной антенной на входе, введены передающий автогенератор с включенной на выходе передающей антенной и инвертор, причем первый выход автогенераторного измерителя соединен .с первым зажимом для подключения передающего автогенератора, второй выход измерительного автогенератора соединен со вторым зажимом для подключения передающего автогенератора непосредственно и с третьим зажимом для подключения передающего автогенератора через инвертор, а третий выход соединен с.обцей шиной устройства, а передающий автогенератор выполнен на транзисторе по одноконтурной схеме с общей базой и содержит три управляемых резистора, варикап, индуктивность, три разделительных конденсатора, при этом первый управляемый.резистор и варикап, соединенный последовательно с первым разделительным .конденсатором, включены параллельно цепи эмиттерного автосмещения транзистора, второй управляемый резисторвключенмежду базой транзистора передающего автогенератора и общей шиной устройства, третий управляемый резистор последовательно со вторым разделительным конденсатором включен параллельно колебательному контуру передающего автогенератора в коллекторной цепи транзистора, соединенной через третий разделительный конденсатор с выходным зажимом передающего автогенератора, а управляющие входы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 первого и соединенных вместе второго и третьего управляемых резисторов подключены ко второму и третьему зажимам для подключения передающего автогенератора соответственно.На чертеже приведена принципиаль,ная электрическая схема автогенераторного измерителя-сигнализатора.Автогенераторный измеритель-сигнализатор содержит автогвнераторный измеритель 1, инвертор 2, передающий автогенератор 3 и селективный приемник-частотомер 4. Автогенераторный измеритель 1 содержит индуктивный датчик 5, включенный в качестве элемента контура генератора 6, амплитудный детектор 7, нагрузкой которого служат элемент 8 задержки времени и резисторы 9 и 10, переменный резистор 11, включенный в цепи компенсации начального сигнала. Передающий автогенератор 3 собран на транзисторе 12 по схеме с общей базой с колебательным контуром 13 и 14 в коллекторной цепи В цепи положительной обратной связи включен кон-. денсатор 15. Параллельно колебательному контуру 13 и 14 подключена, цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 16, управляемого, резистора 17 и резистора 18. Параллельно цепи. 19 и 20 змиттерного авто- смещения подключены управляемый резистор 21 и варикап 22 с разделительным конденсатором 23. В цепи смещения варикапа включена индуктивность 24. Резистор 25 и управляемый резисто 26 образуют цепь Фиксированного смещения на базу транзистора 12. Антенна 27 через конденсатор 28 подключена к коллектору транзистора. Селективный приемник-частотомер состоит из приемной антенны 29, Фильтра 30,. усилителя 31, детектора 32, одновиб" ратора 33 и частотомера 34.Автогенераторный измеритель-.сигнализатор работает следующим образом.До внесения среды в ближнюю зону индуктивного датчика 5 автогенераторный измеритель 1 настраивается таким образом, чтобы рабочая точка находилась на квазилинейном участкестатической характеристики в зонебольших значений эквивалентного сопро"тивления измерительного автогенера-. тораАмплитудный детектор 7 через элемент 8 задержки времени выделяетначальный сигнал на резисторе 10, который компенсируется цепью, содержа88 3794 б5 х 0,88 (111 тейн Н.И. Автогенераторыгармонических колебаний. Госэнергоиздат, М.-Л,; 1961, с. 115, рис. 246, с. 114, рис. 2-44),ф Относительная чувствительностьэквивалентного сопротивления Йв резонансного контура по внесенномуактивному сопротивлению 1"(характеризующая в значительной степени изме-6 нения постоянной времени контура)(Арш Э.И. Автогенераторные методюи средства измерения. Машиностроение,.М., 1979, с. 40).Чувствительность автогенераторЗ ного измерителя значительно превыша".ет единицу. Так, для однокнтчрнойсхемы чувствительность = - 1 --выаЗ 10ходного напряжения О от измененийэквивалентного сопротивления В в. 20-30 раз превышает чувствительностьЙ .контура по внесекному сопротивлению г (Момот Е.Г. Генератор с шунтирукнцим диодом и его применение. ГЭИ,1959, с. 152, Арш Э.И. Высокочастотный автогекераторный контроль в горном деле, "Недра", 1971. с. 49).Это прежде всего объясняется тем,что статическая характеристика выходного напряжения автогенераторногоизмерителя наиболее чувствительна вобласти больших значений эквивалентного сопротивления Р 5щей переменный резистор 11. Передающий автогенератор 3 работает в режиме прерывистой генерации, что обеспечивается таким подбором элементов резистора 21, варикапа 22 и разделительного конденсатора 23 колебательного контура 13 и 14, чтобы постоянная времени цепи эмиттерного автосмещения с была больше постоянной времени Г 1 колебательного контура. На-чальному сигналу автогенераторного,измерителя 1 соответствует начальная . частота следования импульсов прерывистой генерации Г,: передающего .автогенератора 3. При внесении контро-. лируемой среды в поле индуктивногодатчика 5 изменяется добротность автогенераторного измерителя 1, что при- . водит к появлению на резисторе 10 сигнала положительной полярности. Этот И сигнал воздействует ка управляющий электрод управлйемого резистора 21 цепи эмиттерного автосмещения 9 и 20 и через инвертор 2. - на управляющие электроды управляемого резис тора 17, шунтирующего колебательный контур 13 и 14 и управляемого резистора 26 в цепи базы транзистора 12, а также через индуктивность 24 на анод варикапа 22 в цепи эмит терного смещения транзистора 12. Сопротивление .управляемого резистора 21 и емкость варикапа 22. увеличиваются, а .сопротивление резисторов 17 и 26 уменьшадтся Постоянная вре- з .мени с увеличивается, ауменьшается, что приводит к увеличению . неравенства Сс 77 ОК , т.е. к увеличению чувствительности изменений частоты следования импульсов Г передающего автогенератора 3, от выходного .сигнала автогекераторного,измерителя 1.. Экспериментальные исследования . показывают, что от .осительная чувст.вительность Б=частоты следоЭР,с%свания импульсов ш от величины сопротивления автосмещения Вс (вне зоны гистерезисных .явлений) при изменениях В от 40 до 80 кОм и Г- от 400 до 200 имп./с имеет величину Ф 1, а при изменениях В от 40 до 20 кОм, и Р, от 400 до 600 имп./с - 5 Ф 0,66. Чувствительность Г .от емкости. авто- смещения С при Р =80 кОм при изменениях Ср от 510 ф до 10 ф пФ и Ф от 300 до 1400 имп./с имеет величину .Ф 1, а при изменениях С от 10 ф до 5 10 пф и Е от 1400 до 2500 имп./с формула изобретения1. Автогенераторный измеритель-. сигнализатор, содержащий автогенераторный измеритель .с индуктивным датчиком, включенным в,качестве элемента колебательного контура в цепи. нагрузки генератора, и селективный приемник-частотомер а включенной приемной антенной на входе,. о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности,. в него введены передающий автогеиератор с включенной на выходе передающей антенной и инвертор, причем первый выход автогенераторного измерителя соединен с первым зажимом для подключения передающего автогенератора, второй выход измерительного автогенератора соединен со вторым зажимом для подключения передающего авто- генератора непосредственно и с третьим зажимом для подключения передающего автогенератора через инвертор, а третий выход соединен с обшей шиной устройства.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что передающий автогенератор выполнен на транзисторе по одноконтурной схеме с общей базой и содержит три управляемых резистора, варикап, индуктивность три разделительных конденсатора, при. этом первый управляемый резистор и варикап, соединенный последовательно с первым .разделительным конденсатором, включены параллельно цепи эмиттерного автосмещения транзисто- ра, второй управляемый резистор включен между базой транзистора передающего автогенератора и общей шиной устройства, третий управляемый резистор последовательно со вторым разделительным конденсатором включен па; 883794 8раллельно колебательному контурупередающего автогенерйтора в коллекторной цепи транзистора, соединеннойчерез третий разделительный конденсатор с выходным зажимом передающего автогенератора, а управляющиевходы первого и соединенных вместевторого и третьего управляемых резисторов подключены ко второмуи третьеФму зажимам для подключения переда"ющего автогенератора соответственно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 405080, кл. О 01 й 27/26, 1972.2. Авторское свидетельство СССРВ 603889, клО 01 К 27/26, 1976883794 8 Тираж 735НИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб Заказ 10218 одписно