Измеритель частотных свойств диэлектриков

Измеритель частотных свойств диэлектриков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТНЫХ , СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИКОВ, содержащий опорный,измерительный и коммутационный генераторы, регулируемый делитель напряжения, первый коммутатор , к неподвижным контактам ко- . торого подключены выход измерительного генератора и выход регулируемого делителя напряжения, сигнальный вход которого соединен с выходом опорного генератора, последовательно соединенные амплитудный детектор, низкочастотный усилитель, . синхронный детектор, первый интег . ратор и индикатор, а также второй интегратор, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого делителя напряжения, блок развертки, выход которого соединен с управляющим входом измерительного генератора и с синхронизирующим входом индикатора, и.измерительную ячейку с балластной, измерительной и образцовой емкостями, образующими реактивный делитель, причем первый вывод балластной емкости, входящей в верхнее плечо делителя, соединен с подвижным контактом первого .коммутатора , а второй вывод - с входом амплитудного детектора, первые выводы измерительной и образцовой емкостей, входящих в нижнее плечо делителя, соединены с корпусом измерителя , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй и третий коммутаторы, делитель частоты, фазоинвертор, прерыватель, i причем неподвижные контакты второго коммутатора соединены с вторыО ) ми выводами измерйтельной и образцовой емкостей, а подвижный контакт с вторым выводом балластной емкости , подвижный контакт третьего коммутатора соединен с выходом коммутационного генератора, а неподвижные контакты, один непосредственно, а другой через фазоинвертор-, - с управляющим входом синхронного де4: тектора, вход прерывателя соединен с выходом синхронного детектора и входом первого интегратора, а выходСО ND Ю с входом второго интегратора, при i-этом вход делителя частоты соединен . с выходом коммутационного генератора , а выход - с управляющими входами второго и третьего коммутаторов и прерывателя.

„„SU„„1041922. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А 5В С 01 N 27/22

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ...и

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3430428/18-25 (22) 28.04.82 (46) 15.09.83. Бюл. М 34 (72) Б.А; Иванов, П.Т. Захаров, В.А. Иванов, В.И. Ручкин и Н.P. Па- . пеико (71) Киевский технологический институт легкой промыаленности (53) 621. 317.76(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 830226, кл. G 01 М 27/22, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3345178/25, кл. G 01 И 29/22, 1981(прототип) . (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТНЫХ

СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИКОВ, содержащий опорный, измерительный и коммутационный генераторы, регулируемый делитель напряжения, первый коммутатор, к неподвижным контактам ко-торого подключены выход измерительного генератора .и выход регулируемого делителя напряжения, сигнальный вход которого соединен с выхо-. дом опорного генератора, последовательно соединенные амплитудный детектор, низкочастотный усилитель, синхронный детектор, первый интегратор и индикатор, а также второй интегратор, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого делителя напряжения, блок развертки, выход которого соединен с управляющим входом измерительного генератора и с синхронизирующим входом индикатора, и.измерительную. ячейку с балластной, измерительной= и образцовой емкостями, образующими реактивный делитель, причем первый вывод балластной емкости, входящей в верхнее плечо делителя, соединен с подвйжным контактом первого .коммутатора, а второй вывод — с входом амплитудного детектора, первые выводы измерительной н образцовой емкостей, входящих в нижнее плечо делителя, соединены с корпусом измерителя, отличающийся. тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй и третий коммутаторы, делитель частоты, фазоинвертор, прерыватель, причем неподвижные контакты второго коммутатора соединены с вторыми выводами измерительной и образцовой емкостей, а подвижный контакт с вторый выводом балластной емкости, подвижный контакт третьего коммутатора соединен с выходом коммутационного генератора, а неподвиж-. ные контакты, один непосредственно, а другой через фазоинвертор; — с управляющим входом синхронного де- С Р тектора, вход прерывателя соединен с выходом синхронного детектора и входом первого интегратора, а выход с входом второго интегратора, при Я этом вход делителя частоты соединен с выходом коммутационного генератора, а выход — с управляющими вхо- ф©. дами второго и третьего коммутаторов н прерывателя 1

1041922

55

Изобретение относится к .средствам неразрушающего контроля матерна. лов, веществ и иэделий и может быть использовано как для экспрессной оценки показателей качества гото вых изделий, так и для анализа фи- 5 зико-химических свойств композиционных материалов и сложных веществ по частотной зависимости их диэлектрических параметров.

Известно устройство для много- g частотного контроля физических характеристик сложных сред, содержащее генератор качающейся частоты, измерительную ячейку и широкополосный приемно-усилительный тракт с коммутатором Г1 .

Недостатком этого устройства является низкая точность иэ-эа существенных погрешностей, связанных с неравномерностью амплитудно-частотной характеристики широкополосного тракта усиления измерительной информации.

Наиболее близким .к предлагаемому является устройство для определения электрических характеристик.эму.- 25 льсий в полосе частот, основанное на измерении малых приращений емкости, пропорциональных разности амплитуд напряжений низкочастотного опорного и высокочастотного зон- gg дирующего сигналов, периодически вводимых в измерительный тракт, и содержащее генераторы фиксированной, перестраиваемой частот и коммутационный, регулируемый делитель напряжения, коммутатор, к неподвижным контактам которого подключены выход измерительного генератора и выход регулируемого делителя напряжения, а управляющий .вход коммутатора соединен с выходом ком- 4О мутационного генератора., последовательно соединенные в измерительном канале первые амплитудный детектор, низкочастотный усилитель, синхронный детектор и интегратор, 45 индикатор, сигнальный вход которого соединен с выходом синхронного детектора, последовательно соединенные в канале коррекции вторые ампли- тудный детектор, низкочастотный усилитель, синхронный детектор, фильтр низких частот, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого делителя напряжения.

Кроме того, выход коммутационного генератора соединен с опорными входами синхронных детекторов, блок развертки, выход которот о соединен с управляющим входом генератора перестраиваемых частот и с синхронизирующим входом индикатора, и из- 60 ,мерительную ячейку с измеряемой и образцовой емкостями, образующими реактивный делитель, причем первый вывод измеряемой емкости, входящей в верхнее плечо делителя сае- 65 динен с подвижным контактом комму- татора и с входом первого амплитудного детектора, а второй вывод — с входом второго амплитудного детектора и с вторым выводом образцовой емкости, входящей в нижнее плечо делителя, первый вывод которой соединен с корпусом устройства (2 ).

Однако это устройство обладает невысокой точностью измерения изза наличия погрешности, вызванной как начальным неравенством амплитуд выходных сигналов измерительного и опорного генераторов, так и дрейфом этих сигналов по напряжению в процессе измерения под действием трудно учитываемых факторов, а также из-за погрешности, связанной с нестабильностью и неидентичностью коэффициентов передачи обоих каналов. Кроме того, существенное различие емкостей реактивного делителя (величины измерительной и образцовой емкостей отличаются на 2-3 порядка )приводит к тому, что, во-первых, уровни сигналов, поступающих с разных точек такого делителя на соответствующие амплитудные детекторы, существенно различаются (:на

2-3 порядка), вследствие чего на результат измерения оказывают влияние либо неидентичность коэффициентов передачи детекторов, либо нелинейность характеристики одного из них, а, во-вторых, иэ-за малости коэффициента передачи по .току реактивного делителя использование сигнала, снимаемого с нижнего плеча делителя, требует предварительного согласования входного импеданса второго амплитудного детектора с выходным импедансом делителя через буферный каскад, частотные свойства которого являются .дополнительным источником погрешности.

Цель изобретения — повышение точности измерения малых приращений емкости в широкой полосе частот.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель частотных свойств диэлектриков, содержащий опорный, измерительный и коммутационный генераторы, регулируемый делитель напряжения, первый коммутатор, к неподвижным контактам которого подключен выход измерительного генератора и выход регулируемого делителя напряжения, сигнальный вход которого соединен с выходом опорного генератора, последовательно соединенные амплитудный детектор, низкочастотный усилитель, синхронный детектор, первый интегратор и индикатор, а также второй интегратор, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого делителя напряжения, блок развертки. выход которого соединен с управляющим входом измери1041922 татор 13, низкочастотный усилитель

14, блок 15 развертки, фаэочнзертор 16, синхронный детектор 17, -второй интегратор 18, прерыватель

19, первый интегратор 20 и индикатор 21.

Измеритель работает слЕдующим образом.

Напряжение с выхода опорного генератора 1, служащего в качестве источника гармоническогс опорного сигнала фиксированной частоты "мо, и выходное напряжение измерительного генератора 2, являющегося источником зондирующего гармонического сигнала качающейся частоты w = var, поочередно подаются через первый коммутатор 4 на измерительную ячейку 5, причем опорный сигнал частоты м поступает на коммутатор через регулируемый делитель 3 напряжения (фиг. 1). Период коммутации сигналов задается прямоугольным напряжением частоты пЯ (фиг.2n), поступающим с коммутационного генератора 11 в цепь управления первого коммутатора, на выходе которого при этом формируется тестовый сигнал, состоящий н з периодической последовательности коммутационных отрезков двух раэночастотных сигналов с периодом следования и длительностью одного отрезка 27/пЯи У/пЯ соответственно.

Измерительная ячейка 5, состоящая из балластной емкости 6 и поочередно коммутируемых с помощью второго коммутатора 7 измерительной 8 и образцовой 9 емкостей, служит.в качестве реактивного параметрического делителя напряжения; коэффициент передачи которого в отсутствие исследуемого материала (определяемый отношением емкостных сопротивлений верхнего и нижнего плеч делителя ) не зависит от частоты во всем диапазоне частот от wu." до ш=ы .Собственные параметры емкос- = тей 8 и 9 идентичны (емкости выполнены на одной подложке по единой технологии и соединены по дифференциальной схеме ) с точностью до некоторой постоянной, которая при поочередном подключении этих емкостей в нижнее плечо делителя вызывает периодическое изменение коэффициента,передачи ячейки и приво дит к паразитной амплитудной моду-. ляции тестового сигнала на выходе ячейки с частотой коммутации емкостей. Поскольку диэлектрические свойства материала. носят комплексный характер, т.е. зависят от частоты поля (создаваемого как напряжением опорного, так и измерительного генераторов ), то введение исследуемого материала B измерительную емкость 8 приводит к дополнительному (информативному ) прнращетельного генератора и с синхронизи- рующим входом индикатора, и измерительную ячейку с балластной, измерительной и образцовой емкостями, образующими реактивный делитель, причем первый вывод балластной ем- 5 кости, входящей в верхнее плечо делителя, соединен с подвижным контактом первого коммутатора, а второй вывод — с входом амплитудного детектора, первые выводы измерительной и образцовой емкостей, входящих в нижнее плечо делителя, соединены с корпусом измерителя, введены вто-. рой и третий коммутаторы, делитель частоты фаэоинвертор, прерыватель, причем йеподвижные контакты второго коммутатора соединены с вторыми выводами измерительной и образцоврй емкостей, а подвижный контакт - с вторым выводом балластной емкости, подвижный контакт третьего коммутатора соединен с выходом коммутацион ного генератора, а неподвижные.контакты, один непосредственно, а друroé через фазоинвертор — с управляющим входом синхронного детекто- . 25 ра,.вход прерывателя соединен с выходом синхронного детектора и входом первого интегратора, а выход— с входом второго интегратора, при этом вход делителя частоты соединен 3() с выходом коммутационного генератора, а выход — с управляющими входами второго и третьего коммутато. ров и прерывателя.

На фиг. 1 представлена блок- 35 схема предлагаемого измерителя на фиг ° 2 - эпюры напряжений на выходе коммутационного генератора (а) делителя. частоты (б), измерительной ячейки (в), амплитудного детектора (ъ), низкочастотного усилителя 40 (д), синхронного детектора (е) и прерывателя (х ) — сплошные линии, эпюры напряжения на накопительных элементах (на фиг. 1 не показаны) первого (e) и второго (x ) èíòåãðàòo- 45 ров — ломаные штрих-пунктирные линии, уровни усредненных выходных напряжений первого (е) - и второго (4) интеграторов. - прямые пунк- . тирные линии, причем эпюры синусо- -5Q идальных сигналов изображены в виде пилообразных кривых: выходные сигналы измерительной ячейки (в), низкочастотного усилителя (с)), синхронного детектора (е) и прерыва-. теля (ж).

Устройство содержит опорный 1 и измерительный 2 генераторы, ре-: гулируемый делитель 3 напряжения, первый коммутатор 4, измерительную ячейку 5, балластную емкость 6, 60 второй коммутатор 7, измерительную

8 с исследуеяям материалом и образ цовую 9 емкости, делитель 10 частоты, коммутационный генератор 11, амплитудный детектор 12, третий комму- 65

1041922 б

40 нию, величины последней и к соответствующему изменению коэффициента передачи ячейки, которое теперь уже будет функционально связано с амплитудно-частотной характеристикой диэлектрических свойств ис-, -еяедуемого материалах. В результате возникает дополнительная амплитудная модуляция тестового сигнала, частота которой также определяется периодом коммутации емкостей 8 и

9 ° Период коммутации емкостей задается частотой напряжения, постунакщего в цепь управления второго коммутатора 7 с выхода делителя 10 частоты, который, преобразует. выход3g)9 напряжение частоты I1Q комйутацФрнного генератора 11 в прямоугольное напряжение частоты Я (Я «пЯ, на фиг. 26 условно принято п=8).

Предположим, что частота зондирующего напряжения, снимаемого с выхода измерительного генератора 2, фиксирована и не равна частоте .опорного напряжения (например,и с с м ) т.е. подаваемый на вход ячейки сигнал модулирован по частоте с частотой модуляции, равной частоте nQ переключения. коммутируемых разночастотных сигналов, причем нера венство амплитуд этих сигналов (возникающее под влиянием различных по-.. бочных факторов) приводит к параэитной амплитудной модуляции тестового сигнала (c той же модулирующей частотой пЯ) как на входе, так и на выходе измерительной ячейки 5.

В результате указанных преобразований коэффициента передачи измерительной ячейки 5 на вход амплитудного детектора 12 поступает амплитудно-частотно-модулированное напряжение (c двойной амплитудной модуляцией) с двумя модулирующими частотами Я и пЯ (фиг.2B), причем глубина амплитудной модуляции частоты пЯ при подключенИИ обраэцояой емкости 9 (в один полупериод Ti/Я) зависит только от неравенства ам-. плитуд напряжений несущих частот + иМ, обусловленного неравенством выходных напряжений опорного и измерительного генераторов, и при под,ключении измерительной емкости 8 с исследуемым материалом (в другой полупериод 7Р/Я) глубина амплитудной модуляции частоты пЯ зависит как от неравенства амплитуд напряжений несущих частот, .так и от не-. равенства импедансов коммутируемых емкостей 8 и 9, обусловленного неидентичностью собственных параметров этих емкостей и дополнительным приращением величины измерительной емкости за счет исследуемого матери; ала, т.е. за счет его частотных свойств. Глубина амплитудной модуля. ции частоты Я зависит от неиден% тичности собственных параметров коммутируемых емкостей 8 и 9 и от частотных свойств исследуемого материала.

После амплитудного детектирова5 ния на вход низкочастотного усили.теля 14, настроенного на первую гармонику частоты nQ, поступает амплитудно-модулированное напряжение в виде квадратной волны с несущей частотой nQ и огибающей частотой Я (фиг. 2 ), которое на выходе усилителя преобразуется в амплитудно-модулированное синусоидальное напряжение с теми же несущей и огибающей частотами (фиг. 2д) .

Амплитудно-модулированное напряжение с выхода усилителя 14 подается на сигнальный вход синхронного детектора 17, на опорный вход которого с выхода коммутационного генератора 11 через третий коммутатор 13 и фаэоинвертор 16, подключенный к одному из неподвижных контактов коммутатора 13, поступает напряжение коммутационной частоты nQ., фаза которого инвертируется периодически с частотой переключения контактов третьего коммутатора, поскольку его второй неподвижный контакт соединен непосредственно с опорным входом детектора 17, минуя фаэоинвертор. Второй 7 и третий 13 коммутаторы синхронно управляются напряжением частоты Я, поступающим в их цепи управления с делителя 10 частоты, поэтому инверсия фазы напряжения частоты пЯ в опорной цепи детектора 17 происходит в моменты включения одной из емкостей 8 или

9 в измерительную ячейку .5 .(на фиг.1 изображен случай, когда инверсия фазы происходит при включении измерительной емкости 8 в ячейку 5 ), вследствие чего из амплитудно-модулированного сигнала частоты пЯ; подаваемого с выхода низкочастот-.

45 ного усилителя 14 на сигнальный вход детектора 17, на выходе последнего формируется периодическая последовательность из пакетов выпрямленных полуволн синусоиды по50 ложительной полярности, чередующихся с пакетами отрицательных полуволн синусоиды (фиг.2е, сплошная линия).

Период следования раэнополярных пакетов, задаваемый напряжением частоты Я, поступающим в цепь управления третьего коммутатора 13 с выхода делителя 10 частоты равен

237/Я, а их длительностью/:A.

Амплитуда напряжения частоты пЯ

60 на выходе усилителя, пропорциональная укаэанным побочным и информативному факторам (неравенство ам- плитуд выходных напряжений опориоro и измерительного генераторов у в оба полупериоДа частотыЯ, а так7

1041922

25 в измерительную ячейку 5 соответствует отсутствию напряжения частоты пЯ на выходе синхронного детектора 17. Остаточное напряжение корректирующего сигнала определяется

З0.ошибкой некомпенсации замкнутой системы элементов 3 — 4. — 5 — 12—

14 - 17. — 19 — 18 — 3 (фиг.1), величина которой, в свою очередь, определяет глубину паразитной амплитудной модуляции с частотой nQ тес- . тового частотно-модулированного сигнала на входе измерительной ячейки, являясь дополнительным источником погрешности "нуля" измерителя.

Для исключения этой погрешности ис".;.>

40 пользуется фазоинвертор 16, периодически с помощью третьего коммутатора 13, подключаемый в цепь опор-. ной частоты пЯ синхронного детектора 17. При этом инверсия фазы на45 пряжения, подаваемого на опорный вход детектора 17 с выхода коммутационного генератора 11, производится синхронно с частотой Я в те моменты, когда в измерительную ячей50 ку 5 включается измерительная емкость 8 с исследуемым материалом и. одновременно размыкаются контакты прерывателя 19, в результате чего из амплитудно-модулированного сигнала частоты пЯ, подаваемого.с усили теля 14 на сигнальный вход детектора 17, и формируется периодическая

65 же .частотные свойства исследуемого материала и неидентичность соб-ственных параметров коммутируемых емкостей в одни из полупериодов

Ji/Я)), зависит теперь в.оба полупериода частоты Я от таких побочных : - 5 факторов, как неравномерность. собственной частотной характеристи,ки амплитудного детектора 12 и, кроме того, нестабильность и нели: . нейность (в широком диапазоне частот )передаточной характеристйки всего аналогового тракта, поэтому. при включении образцовой емкос- . .,:.. ти 9 в измерительную .ячейку осуще.-:., ствляется.автоматическая коррекция., амплитуды напряжения опорного гене- ратора с целью устранения влияния... побочных фактбров на информацион-, ный сигнал., Процесс коррекции идет в один: йз полупериодов частоты@, когда пре-; 2 рыватель 19, работающий синхронно с вторым 7 и третьим 13 коммутаторами, завыкает цепь, связывающую выход:синхронного детектора 17 с-. управляющим входом регулируемого ... . делителя 3 напряжения, и выделяет из выходного напряжения синхронно -. го детектора, которое имеет вид последовательности разнополярных пакетов выпрямленных полуволн сину-. соиды, корректирующий сигнал:в виде периодической последовательности пакетов. длительностью У)Я, следующих с частотой Я и состоящих: из выпрямленных полуволн синусоиды только одной полярности (фиг.2ж, сплошная линия).

На выходе синхронного детектора . амплитуда полуволн синусоиды в пакетах одной полярности не зависит от информативного параметра (частотные свойства исследуемого материала) и от одного из побочных факто", ров (неидентичность собственных па-. раметров:коммутируемых емкостей); а зависит только от перечисленных: неинформативных факторов (в данном случае имеются ввиду пакеты полу »- . волн синусоиды положительного зна- . ка, фиг. 2O, в то же время.амплиту- : да полуволн в пакетах противополож-; ной полярности (отрицательного знака) зависит как от информативного параметра и от указанного побоч- ного фактора, так .и от неинформативных факторов (неравенство ампли-. туд напряжений опорного и измери -..:, тельного генератора, нелинейные= :-:,-. искажения и.нестабильность пере- .- -даточной характеристики. аналогового тракта ), поэтому такты работы прерывателя 19, управляемого с делйтеля 10 частоты, согласованы с тактами переключения второго и третьего кою утаторов 7 и 13 таким образом,: ито корректирующий сигнал на.выходе прерывателя (фиг. 2ж, сплошная ли- ния) содержит последовательность пакетов именно той полярности, которая соответствует полуволнам синусоиды с амплитудой, пропорциональ- . ной только указанным неинформативным факторам, т.е. соответствует пакетам выпрямленных полуволн синусс иды положительного знака. Надначение второго интегратора 18 сос" тоит в "запоминании (фиг.2ж, лома- ная штрих-пунктирная линия) и усреднении (фиг. 2ж, прямая пунктирная линия) корректирующего сигнала, который воздействуя по управляющему входу на регулируемый делитель 3 напряжения, изменяет амплитуду его выходного сигнала, задаваемого напряжением опорного генератора 1, до тех пор, пока не установится равенство амплитуд зондирующего и опорного сигналов (частот и>и ыо).

При этом на выходе первого коммутатора 4 исчезает паразитная амплитудная модуляция частотно-модулированного тестового сигнала, что в моменты включения образцовой емкости 9 последовательность пакетов положительных полуволн синусоиды, чередующихся с пакетами отрицательных полуволн синусоиды, причем синхронная работа, второго 7 и третьего 13 коммутаторов приводит к тому, что амплитуда полуволн в пакетах одной полярности пропорциональна глубине паразитной амплитудной модуля10 ва в полупериод .(У/Я) подключения измерительной емкости с исследуемым материалом станет равной величине остаточной некомпенсации в полупе- риод коррекции. После этого измеритель готов к работе. В режиме измерения включается блок 15 развертки, служащий для перестройки частоты измерительного генератора 2 и создания частотных меток на индикаторе 21.

В результате плавного изменения частоты w зондирующего напряжения, периодически,.с частотой пЯ, поступающего с выхода измерительного ге-. нератора 2 на измерительную ячейку 5, изменяется приращение емкости 8, вызванное изменением диэлектрических свойств исследуемого материала в полосе частот,отсо=мо до си=а„„,;, что приводит к эквивалентному изменению. комплексного импеданса и, следовательно, коэффициента передачи ячейки, вследствие чего, на соответ.— ствующем полупериоде коммутации У/М емкостей 8 и 9 (при включении измерительной емкости 8 ).изменяется глубина амплитудной модуляции частоты пЯ тестового разночастотного сигнала, что и отражается на индика- торе..ния переходных процессов в цепи коррекции амплитуды напряжения опоррительной и образцовой емкостей с частотой, отличной от модулирующей частоты входного тестового сигнала, позволяет получить в одной точке измерительной ячейки корректирующий и информативный сигналы, что дает возможность устранить погрешность измерения, связанную с неидентичноссинхронного детектора позволяет разделить информативный параметр и неинформативные факторы без дополни1041922 ции, вызванной только ошибкой некомпенсации амплитуд йесущих напря-. жений (опорного частоты use и зондирующего частоты ы) входного тестового сигнала (на Фиг. 2е этот случай относится к полуволнам положительной полярности ), в то же время в пакетах противоположной полярности амплитуда полуволн пропорциональна не только величине "остаточной некомпенсации, но связана также с неидентичностью собственных параметров коммутируемых емкостей и зависит от частотных свойств исследуемого ма-. териала.

Поступающее с выхода синхронного детектора 17 на первый интегратор 20 пакетное разнополярное напряжение вызывает периодический процесс перезаряда накопительных эле- ментов интегратора и появление пульсирующего напряжения на их выхо- 20 де (фиг. 2е, ломаная штрих-пунктирная линия), при этом составляющая заряда одного знака, связанная с некомпенсацией амплитуд несущих напряжений (частот м и ю), компенси- 25 руется составляющей заряда противоположного знака, вызванной той же причиной, вследствие чего уровень пульсирующего напряжения, усредненного на выходе интегратора (фиг.2е; 30 Для снижения динамической погрешпрямая пунктирная линия ), зависит ности измерения дисперсии диэлектрилишь от неидентичности собственных ческих свойств исследуеМого материапараметров измерительной 8 и об- ла период развертки должен быть знаразцовой 9 емкостей и от частотных чительно больше периода установлесвойств исследуемого материала.

При соответствующем выборе постоянной времени интегрирования i(Y)) 2 /Я) ного генератора. пульсации подаваемого на индика- Таким образом, введение дополнитор 21 напряжения могут быть сведены тельной модуляции тестового частотдо величины гораздо меньшей, чем но-модулированного (разночастотносреднее значение выходного напряже- 40 ro ) сигнала за.счет коммутации измения интегратора.

Для устранения ошибки измерения, связанной с неидентичностью собственных параметров коммутируемых емкостей, необходима предваритель- 45 ная калибровка измерителя.

В режиме калибровки частота ы измерительного генератора 2 устанавли вается равной частоте ывопорного ге- тью коэффициентов передачи измеринератора (развертка зойдирующего 50 тельного канала и канала коррекции, напряжения но частоте отключается ) за счет обработки этих сигналов и с помощью триммера (на фиг.1 не в общем аналоговом тракте и снизить . показан) образцовая емкость 9 ре- влияние нестабильности и нелинейгулируется до тех пор, пока величи- ности передаточной характеристики на ее собственного параметра, т.е. аналогового тракта. Введение инверкомплексное сопротивление образцо- сии фазы напряжения в опорной цепи вой емкости на частоте ыо, не станет.равной значению комплексного сопротивления измерительной емкости с исследуемым:материалом на тельного низкочастотного фильтра, этой же частоте (исследуемый матери- 60 являющегося из-за дрейфа его коал при каЛибровке остается в изме- эффициента передачи источником порительной емкости ), при этом уста- . грешности, и дает возможйость4нри новление нулевого значения на ин- последующем интегрировании инфордикаторе происходит после того, мационного сигнала исключить покак ошибка установки этого равенс - 6g грешность измерения, определяемую

1041922

12

11 величиной ошибки некомпенсации корректирующего сигнала, которая связана с неравенством амплитуд напряжения опорного и измерительного генераторов и с неравномерностью собственной частотной характеристики амплитудного детектора, т.е. фазоинвертирование опорного сигнала

I. сйнхронного детектора позволяет осуществить в процессе измерения автоI матическую "установку нуля", благодаря чему изобретение дает возможность существенно, по сравнению с

5 аналогичными устройствами, повысить точность измерения малых прира щений емкости в широкой полосе частот, 1

1041922

Составитель В. Немцев

Редактор Л. Алексеенко Техред С.Мигунова Корректор.A.,Тяско

Заказ 7118/44 Тираж 873 Подписное

I ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий .,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о