Способ измерения дискретного спектра времен релаксации диэлектрических материалов и сред и устройство для его осуществления
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСК 119) 111) УБЛ 27/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ий. Это достига 25; 4046817/31-2 матизации и 11 22рнетики им.В у н, В.Т.Кондратов,,И.Водотовка8)видетельство СССР01 И 27/22, 1981.детельство СССР01 И 27/22, 1965. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСКРЕТНОГОСПЕКТРА ВРЕМЕН РЕЛАКСАЦИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И СРЕД И УСТРОЙСТВО ДПЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к способам и средствам анализа свойств веществ и сред диэлькометрическимиметодами и может быть использованопри исследовании свойств, структуры и строения диэлектрических материалов по дискретному спектру времен релаксации. Целью изобретенияявляется повышение точности при ався тем, что при снятии частотн зависимости коэффициента диэлектрических потерь дополнительно измеряютфазовый сдвиг между напряжениеми током в цепи датчика с исследуемым материалом. По заданному значению фазового сдвига определяют зоны(области) релаксационных потерь, вкоторых методом симметричных отсчетов находят значение частоты, соответствующее экстремуму дисперсионнойкривой, из которой расчитывают время релаксации, получая для и-областейспектр времен релаксации, Процедурареализуется автоматически путем периодического формирования пар частот,смещаемых по диапазону, и совместныхизмерений фазовых соотношений междутоком и напряжением в цепи датчика,что реализуется соответствующими блоками устройства, Время релаксации вычисляется также автоматически как полусумма определенных частот в областях релаксационных потерь. 3 з.п.флы, 4 ил, 3140291 питания, функциональный преобразователь 12, логический элемент И-НЕ 13, перекл:;чатель 14 режимов работы, отсчетно-регистрирующее устройство 15.Блок 9 управления (фиг. 3) состо- ит из усилителя 16 частоты коммутации, синхронного детектора 1, интегратора 18 и масштабного преобраэо вателя 19.Функциональный преобразователь 12 (Фиг. 4) состоит из логического элемента И-НЕ 20, триггера 21, первого и второго одновибраторов 22 и 23, 15 делителя 24 частоты, счетчика 25 импульсов, управляемого делителя 26 частоты и кварцованного генератора 27.Входы автоматического переключателя 1 соединены с входами дифференциального частотомера 4 и подключены к выходам перестраиваемого и управляемого генераторов 2 и 3. Выход,автоматического переключателя 1 соеди нен с объединенными между собой первыми входами цифрового фазометра 6 и схемы 8 перемножения, с входом формирователя 7 импульсов и через емкостный датчик 5 с исследуемым материа- зп лом. - с входом преобразователя 10 - ток - напряжение, Выход преобразователя 10 ток - напряжение подключен к объединенным между собой вторым входам цифрового фазометра 6 и схемы 8 перемножения. Выход схемы 8 перемножения соединен с первым входом бло. ка 9 упрвления, выход которого подключен к входу управляемогс генератора 3. Второй вход блока 9 управления соединен с первым входом переключателя 14 режимов работы и подключен к второму выходу Функционального преобразователя 12, первый выход которого соединен с отсчетно-регистрирующим устройством 15, выполненным в виде электронно-счетного частотомера. Вход функционального преобразователя 12 через формирователь 7 импульсов подключен к выходу автоматического переключателя 1, Цепь упрввления автоматического переключателя 1 соединена с выходом логического элемента И-НЕ 13, первый вход которого подключен к выходу переключателя 14 режимов работы, второй вход которого соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ 13 и подключен к первому выходу источника 11 питания, второй выход которого соединен с третьим входомпереключателя 14 режимов работы иподключен к нулевой шине устройства.Первый вход блока 9 управлениясоединен с входом усилителя частотыкоммутации, выход которого через син"хронный детектор 17 подключен к входу интегратора 18, с выходом которого соединен масштабный преобразователь 19, чей выход является выходомблока 9 управления, вторым входом которого является управляющий вход синхронного детектора 17,Первый вход Функционального преобразователя 12 является первым входом логического элемента И-НЕ 20,второй вход которого подключен к прямому выходу триггера 21, инверсныйвыход которого подключен к цепочкепоследовательно соединенных первогои второго одновибраторов 22 и 23,выходы которых подключены к входамустановки в "0" управляемого делителя 26 частоты и счетчика 25 импульсов соответственно, Счетный входтриггера 21 соединен с вторым выходом функционального преобразователя 12 и через делитель 24 частотыподключен к выходу кварцованнсгогенератора 27, с которым соединен исчетный вход управляемого делителя 26частоты, выход которого является выходом функционального преобразователя 12, Входы управляемого делителя 26 частоты соединены с выходамисчетчика 25 импульсов, подключенногок выходу логического элемента И-НЕ20,Устройство работает следующимобразом.На входы автоматического переключателя 1 с выходов перестраиваемогои управляемого генераторов 2 и 3 поступают. сигналы с частотами следования Г, и Г соответственно.В емкостный датчик 5 помещаетсяисследуемый диэлектрический материалили среда, времена релаксации которыхобусловлены различньпя видами поля- .ризации, неизвестны и подлежат измерению.Переключатель 14 режимов работыустанавливается в крайнее нижнее положение (см, фиг. 2). В результатеподачи нулевого потенциала на второйвход лсгическсгс элемента И-НЕ 13,запрещается прохождение управляющегосигнала с второго выхода Функ 1 онального преобразователя 12 или с выхода делителя 24 частоты через логический элемент И-НЕ 13 на управляющий вход автоматического переключателя 1. Это обеспечивает исходное положение явт томатического переключателя 1, указанное на Фиг. 2, При укаэанном положении автоматического переключателя 1 на первую клемму емкостного датчи ка 5 с исследуемым диэлектрическим материалом с выхода перестраиваемого генератора 2 поступает синусоидальный сигнал Ц,(й) с амплитудой Уг, и перестряиваемой частотой Г. Этот 15 сигнал поступает также на первые входы цифрового фаэометра 6 и схемы 8 перемножения. Переменный ток 1(г) через емкостной датчик 5., обусловленный приложенным синусоидальным сиг О налом Б преобразуется в напряжение с помощью преобразователя 10 ток - напряжение. В результате на вторые входы цифрового фаэометра 6 и схемы 8 перемножения поступает сигнал 25 П 1 = И (С), пропорциональный току через емкостной датчик. Частота сигналов У,(г.) и Б (1) равны между собой а амплитуды П П 1 и Пэтих сигналов разные. Кроме того, в сигнал ЗО У .(с) вносится дополнительный фазовый сдвиг , зя счет запаздывания тока 1(с) Относительно сигналя Б 1(г.) подаваемого на емкостной датчик 5. Ввиду частотной зависимости диэлектрической проницаемости Е исследуемого материала вносимый фазовый сдвиг у, также зависит от частоты сигналов, поступающих на емкостный датчик 5, Фа-, зовый сдвиг ,между сигналами П,(С) 4 О и П (С) измеряется и контролируетсл с помощью цифрового Фазометра 6.После установки автоматического переключателя 1 в положение указан" ное на Фиг 2, изменяют частоту Г вы.45 хсдн.,го сигнала перестряиваемого генератора 2 (допустим снизу вверх) до момента получения значения Фазового сдвига между сигналами Б и П(.) равного 4 например, 50 ", т.е. ,= БО50Затем переключатель 1 режимов работы переводят в среднее положение, при котором на оба входа второго логического эпемента И-НЕ 13 поступает положительный потенциал с первого вььхода источника 11 питания. В результате на вьгходе второго логического элемента И-ЕЕ 13 установится логический нуль, что обеспечивает перевод автоматического переключателя 1 в положение, противоположное указанному наФиг, 2,Аналогично по показанию цифровогоФазометра 6 устанавливают значениеоФазового сдвига ,= Ч = 50 междувыходными сигналами Б (1) и У(С) управляемого генератора 3 и преобразователя 10 ток - напряжение на частотеГ, превышающей частоту Г на некоторое значение дй = Г - Г. Значениечастоты 2 соответствует фазовомусдвигу Чх 1=Затем переключатель 14 режимов ра"боты переводят в крайнее верхнее положение, при котором на первый входвторого логического элемента И-НЕ 13с второго выхода функционального пре"образователя 12 или с выхода делителя24 частоты поступает управляющий сигнал частоты коммутации Г к = Г /Ь,где Уо - частота сигнала кварцованного генератора 2, и - коэффициент деления делителя 24 частоты,В результате непрерывной работыавтоматического переключателя 1 насчетный вход счетчика 25 импульсов эагериод управляющего сигнала Т= 1/Ехпоступает по И 1 = Г,Т /2 и М = ГТ //2 импульсов, Всего эа период Тц насчетчик 25 импульсов поступает И=М 1 + Иимпульсов. Эти импульсы поступают на счетный вход счечика 25 импульсов в положительный полупериодвыходного сигнала триггера 21, управляющего работой логического элемента И-НЕ 20, т.е. при наличии логической единицы на прямом выходе триггера 21,В момент появления логической единицы на инверсном выходе триггера 21 запускается первый одновибратор 22, Выходной импульс первогоодновибратора 22 поступает на входперезаписи кода управляемого делителя 26 частоты, В последний записывается содержимое счетчика 25 нмпуль"сов, Затем выходным импульсом первоГО Одновиоряторя 22 запускается Второй ОдновибрЯтор 23, ксторый формирует импульс бсроса в нуль содержимог э счетчика 25 импульсов и тем самым иодготявпивает его к суммированио новых пачек импульсов по"тупающих с генераторов 2 и 3 в голупериоды частоты коммутацииВ течение "отрицательного" полу,"ЕВИОДЯ ВЫХОДНОГО Сигваяа ТРИГГ Р1402910 721 осуществляется деление частоты Г кварцованнсго генератора 27 на код числа И результате на вход электронно-счетного частотомера 155 поступят импульсы с частотой следования Г= Г(И. Формула изобретения10 1, Способ измерения дискретного спектра времен релаксации диэлектрических материалов и сред, заключающийся в том, что снимают частотную характеристику коэффициента диэлект рических потерь датчика с исследуемым материалом, определяют значения коэффициентов диэлектрических потерь и частоты, соответствующие им,по которым рассчитывают времена релаксации, 20 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения дискретного спектра, дополнительно измеряют фазовый сдвиг между напряжением и током в цепи датчика с исследуемым материалом, для выбранного фазового сдвига из интервала 45-90 находят значения частот, при которых реализуется заданный фазовый сдвиг, на найденных частотах Фикси руются значения коэффициента диэлектрических потерь, сохраняя постоянство разности между парами частот, сдвигают их по диапазону до минимизации величины .разности полученных значений коэффициентов диэлектрических потерь, фиксируют найденные частоты и для каждой пары частот определяют полусумму значений периодов, равную временам релаксации. 402. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что уменьшают в 1 раз полуразность пар частот, на полученные значения встречно сдвигают частоты соответствующей пары, резуль таты измерений коэффициентов диэлектрических потерь на установленных частотах сравнивают .с предыдущими, при их превьппении фиксируют полусумму значений периодов, в противном случае изменяют направление сдвига частот каждой пары на противоположное и повторяют цикл определения полусуммы значений периодов.3. Устройство для измерения дискретного спектра времен релаксации диэлектрических материалов и сред, содержащее управляемый и перестраиваемьп". генераторы, выходы которых соединены с входами дифференциальногочастотомера, первым и вторым входамиавтоматического переключателя, выходкоторого соединен с входом Формирователя импульсов и через емкостный датчик - с входом преобразователя токнапряжение, источник питания, переключатель режимов работы и отсчетнорегистрирующее устройство, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьппения точности и автоматизациипроцесса измерения, в него введеныфункциональный преобразователь, блокуправления, логический элемент И-НЕи параллельно соединенные между собойцифровой фазометр и схема перемножения, первые входы которых соединеныс выходом автоматического переключателя, вторые входы объединены и подключены к выходу преобразователя ток -напряжение, выход схемы перемножениясоединен с первым входом блока управления, выход которого подключен квходу управляемого генератора, второй вход блока управления соединенс первым входом переключателя режимовработы и подключен к второму выходуфункционального преобразователя,первый выход которого соединен с отсчетно-регистрирующим устройством,выполненным в вице электронно-счетного частотомера, вход функционального преобразователя через формирователь импульсов подключен к выходуавтоматического переключателя, цепьуправления которого соединена с выходом логического элемента И-НЕ,первый вход которого подключен к выхо;,"у переключателя режимов работы,второй вход которого соединен с вторым входом логического элемента ИНЕ и подключен к первому выходу источника питания, второй выход которого соединен с третьим входом переключателя режимов работы и подключен кнулевой шине устройства,4. Устройство по п, 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что Функциональный преобразователь содержит кварцованный генератор, управляемый делитель частоты, счетчик импульсов,логический элемент И-НЕ, первыйвход которого является входом функциональнога преобразователя, триггер и два последовательно соединенныходновибратора, причем второй входлогического элемента И-НЕ соединенс прямым выходом триггера, инверсныйвыход которого подключен к цепочке одновибраторов, выходы которых подключены к входам установки в "0" управляемого делителя частоты и счетчи 5 ка импульсов соответственно, счетный вход триггера соединен с вторым выходом Функционального преобразователя и через делитель частоты подключен к выходу кварцованного генератора,с которым соединен и счетныйвход управляемого делителя частоты,выход которого является выходом функционального преобразователя, а входыуправляемого делителя частоты соедииены с выходами счетчика импульсов,подключенного к выходу логическогоэлемента И-НЕ.402910 ставитель Ю,Коршунохред А. Кравчук Корректор В,Бутяг тор М.Ба 850/33 . Тираж 847 В 11 ИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж, РПодписное го комитета ССС ий и открытий ушская наб., д
СмотретьЗаявка
4065783, 24.03.1986
ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ ИМ. В. М. ГЛУШКОВА
СКУРИХИН ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ, КОНДРАТОВ ВЛАДИСЛАВ ТИМОФЕЕВИЧ, СКРИПНИК ЮРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, ВОДОТОВКА ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ
МПК / Метки
МПК: G01N 27/22
Метки: времен, дискретного, диэлектрических, релаксации, спектра, сред
Опубликовано: 15.06.1988
Код ссылки
<a href="https://patents.su/7-1402910-sposob-izmereniya-diskretnogo-spektra-vremen-relaksacii-diehlektricheskikh-materialov-i-sred-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ измерения дискретного спектра времен релаксации диэлектрических материалов и сред и устройство для его осуществления</a>
Предыдущий патент: Емкостный датчик
Следующий патент: Устройство для измерения средней по площади влажности почвы
Случайный патент: Топочная камера