Диэлькометр

СОЮЗ СОВЕТСИИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБ ЛИК 7 2 НИ.Л,Волченк ика экспрессного твердых и жидкихЕ.С.Кричевскорис. 1. 10.ельство СССРГ) 27/22, 1981СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО(57) Изобретение относится к электрическим измерениям и может бытьиспользовано для измерения влажностизерна, минеральных удобрений, продуктов обогащения горно-химического сырья. Бель - повьппение точности измерений диэлектрической проницаемости материалов с высокой проводимостьюДиэлькометр содержит измерительныйавтогенератор на полевом транзисторе с автосмещением, регулятор напряжения стока, управляющий вход которого соединен с движком резистора автосмещения. Повьппение точности измерений достигается эа счет созданияв генераторе режима компенсирующегоизменения крутизны характеристикитранзистора. 6 ил.Изобретение относится кизмеритель. ной технике, в частности к устройствам для измерения влажности, использующим диэлькометрический (емкостный) 5 метод, и может найти применение для измерения влажности зерна, минеральных удобрений, продуктов обогащения горно-химического сырья.Цель изобретения - повышение точ О ности измерения диэлектрической проницаемости материала с высокой проводимостью.На фиг. 1 показана функциональная схема диэлькометра, на Фиг. 2 - эк вивалентная схема автогенератора;на фиг, 3 - эпюры напряжения на затворе и ,тока стока; на Фиг, 4 - нормированная зависимость крутизны поле. - вого транзистора от тока стока; на 2 О Фиг. 5 - зависимость тока стока, напряжения на затворе и напряжения шина - питание - сток от проводимости датчика; на Фиг. 6 - график, показывающий влияние тангенса угла потерь 25 суммарной емкости контура на частоту автогенератора.Диэлькометр состоит из датчика 1, автогенератора 2, вторичного преобразователя 3, регулятора 4 напряжения 3 О и регистрирующего прибора 5, Автогенератор 2 выполнен на полевом транзисторе б, в цепь стока которого включен измерительный контур, образованный катушкой 7 конденсатором 8 и датчи 935 ком 1, включенный через разделительный конденсатор. 1(атушка 9 обратной связи, индуктивно связанная с катушкой 7, через резистор 10 гридлика и источник.11 смещения подсоединена к общей шине. Полярность источника смещения соответствует полярности источника питания. Резистор 12 автосмещения зашунтирован конденсатором и выполнен переменным, 45Вторичный преобразователь 3 состоит из гетеродина 13, Фильтра 14 нижних частот и преобразователя 15 частота - напряжение. Стабилизатор напряжения состоит из дифференциального усилителя 16, источника 17 опор 5 О ного напряжения, регулирующего элемента на транзисторе 18 и согласующего усилителя 19, Полярность источника 17 опорного напряжения обратна источнику питания.На Фиг, 1-6 обозначены; Е, - напряжения питания автогенератора и диэлькометра соответственно, Е , Еп,Г - частота автогенератора, опорная и разность этих частот соответственно, Б, 0 - постоянная составляющая напряжений на стоке и затворе полевого транзистора; у, У, Ц - переменные напряжения на контуре, затворе и катушке 9; К - сопротивление датчика; С - суммарная емкость датчика 1 и конденсатора 8; Ь, 1, - индуктивности катушек 7 и 9 соответственно, 2 - входной импеданс транзистора; х - ток стока, Е = Е - Уи эквивалентное напряжение питания при общем стоке (заземленном); 2= Я,- безразмерное время, фаза в течение одного периода, Б - крутизна транзистора врабочей точке, 1 д, - ток стока, при котором крутизна транзистора достигает своего максимального значения Б; 6 Е - отклонение частоты автогенератора при нагрузке от частоты ненагруженного генератора ЕИзменение емкости датчика 1, вызванное диэлектрической проницаемостью материала, помещенного в нем, изменяет частоту автогенератора 2. Опор- ная частота автогенератора Евыбрана так, что при пустом датчике разность частот Р = Е о- Е= О. С ростом диэлектрической проницаемости материала частота Р растет, а следовательно, растет и напряжение на выходе преобразователя частота - напряжение. При малых изменениях емкости, что достигается включением параллельно датчику (по радиочастоте) конденсатора 8, показание регистрирующего прибора пропорционально диэлектрической проницаемости материала.Анализ характеристик полевых транзисторов, в частности зависимости крутизны от тока, показывает, что при правильном выборе режима их работы возможно осуществить саморегулирование крутизны транзисторов так, чтобы во всем рабочем диапазоне вы полнялось условие Характеристика полевых транзисторов такова, что крутизна их на начальном участке линейно зависит от тока стока (Фиг, 4).График (фиг. 4) является усредненным, реальные значения Ы, учитывающие разброс параметров полевых транзисторов и соответствующие линейному14083 участку изменения крутизны от тока, 1,2-6.Для выполнения условия (1) необходимо чтобы с ростом Г 8 8 величи-.Ф.5 на смещения пропорционально уменьшалась, переводя рабочую точку в область бопьших токов. В диэлькометре это достигается тем, что автогенератор содержит источник 11 смещения, величина напряжения которого гарантированно вводит транзистор в насьпцение при любой нагрузке. Отрицательное, те. запирающее смещение, образуется затворным детектированием на пряжения обратной связи и падает на резисторе 10. В таком режиме транзистор 6 работает с затворными токами, Точная установка режима производится изменением величины 1 и сопро О тивления резистора 10. Величина этого сопротивления может изменяться от 1 до 30 кОм в зависимости от тока и типа транзистора.Хотя цепь автосмещения (резистор 25 12) необязательна, ее отсутствие при положительной полярности смещения при.водит к токовому пробою транзистора при срыве генерации. Так как на резисторе 12 автосмещения падает напря- ЗО жение, не удается осуществлять равенство. Поэтому в диэлькометр введен стабилизатор, назначение которого поддерживать неизменным напряжение Е = Е - У . Когда произведение ког и 35 эффициента усиления усилителя и ослабления, вносимого резистором 12, равно единице, напряжение Е равно напряжению опорного источника. В зависимости от положения движка резис О тора напряжение Е = Е - 0 с ростом тока через транзистор 6 возрастает, падает или остается неизменным. Это необходимо для настройки диэлькометра, так как для,каждого транзистора 374Я, Ф, и 1- величины индивидуМ 9 Ксфальные. На фиг. 5 даны экспериментальные зависимости тока стока напряжения на затворе О и напряжеФние Е, снятые при установке неизменной частоты генерации изменением напряжения Е для транзистора при Ь =г25 мкГн, С = 680 пф, 1 = 0,7. Проводимость нагрузки Ь = 1/К 0-10 мСм (отсо до 100 Ом), частота Е = 872 + +0,2 кГц.На фиг, 6 приведены эпюры относительной погрешности для индивидуально настроенных диэлькометров при наличий стабилизатора с органом настройки (фиг, 6 а) и при его отсутствии (фиг. 6 б),Диэлькометр позволяет производить измерения при тангенсе угла потерь колебательного контура свьппе трех, при этом погрешность не превышает О, 153. При измерении диэлектрической проницаемости при йр 8 ( 0,5 погрешность измерения уменьшается на 1-1,5 порядка по сравнению с автогенератора. ми, работающиьк с постоянной крутизнои. ф ор мула изобретения Диэлькометр,содержащий измерительный контур с емкостным датчиком, включенный в автогенератор, выполненный на полевом транзисторе, содержащем сопротивление автосмещения и вторичный преобразователь, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения диэлектричес кей проницаемости материала с высокой проводимостью, он содержгт регулятор напряжения стока, управляющий вход которого подключен к движку резистора автосмещения.-г -4 О 2 Ф 10 юани 0 2 Щ иСм Г. оставитель В,Немцевехред М.Дидык Корректор Л.Пилипенк Редактор И Заказ 3305/47 л, Проектная, 4 олиграфическое предприятие, г. Уж роизводств Я РО 10 10 8 к/ц РХ Тираж 847 ПоВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушск дписноемитета СССоткрытийя наб., д.