Устройство для измерения частотных характеристик электромагнитных свойств веществ

Устройство для измерения частотных характеристик электромагнитных свойств веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования электромагнитных свойств веществ в непрерьшном частотном диапазоне. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения. Для достижения поставленной цели в устройство введены два отрицательных сопротивления 18 и 23, две ИНДУ15ТИВ- ности 17 и 22, два согласующих блока 12 и 13, причем одно отрицательное сопротивление и одна индуктивность выполнены управляемыми. Кроме того, устройст во содержит симметричные делители 1 напряжения, свип-генератор 2, управляемый генератором 3 линейно изменяющегося напряжения, амплитудные детекторы 4 и 5, блок 6 деления, формирователи 7 и 8, фазометр 9, преобразователь 10, блок 11 умножения, панорамйзШ регистратор 14, индуктивности 15 и 19, вихретоковые датчики 16 и 20, исследуемое вещество 21. 2 ил. i (Л С ю кэ 4 4 Ю

COOS СОВЕТСНИХ социАлистич вских

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ, госудА ствкнный комитет ссср

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3791913/24-21 (22) 04, 07, 84 (46) 15,04.86. Бюл.. М 14 (72) Ф.Л. Горелик, В.М.Петров, В.А.10пенков, Э.И.Арш и Д.П.Сивцов (53) 621. 317 ° 33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 381044, кл. G 01 R 31/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

К - 621317, кл. С Ol R 29/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования электромагнитных свойств веществ в непрерывном частотном диапазоне. Цель изобретения — повышение чувствитель„„SU„„1224742 A

151>4 G 01 R 27/00 ности и точности измерения. Для достижения поставленной цели в устройство введены два отрица ельных сопротивления 18 и 23, две индуктивности 17 и 22, два согласующих блока 12 и 13, причем одно отрицательное сопротивление и одна индуктивность выполнены управляемыми. Кроме того, устройство содержит симметричные делители 1 напряжения, свип-ге нератор 2, управляемый генератором

3 линейно изменяющегося напряжения, амплитудные детекторы 4 и 5, блок б деления, формирователи 7 и 8, фазометр 9, преобразователь 10, блок 11 умножения, панорамйый регистратор

14, индуктивности 15 и 19, вихретоковые датчики 16 и 20, исследуемое вещество 21, 2 ил. !

224742

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования электромагнитных свойств веществ в непрерывном частотном диапазоне.

Цель изобретения — повышение чувствительности и информативности устройства.

На фиг.l изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 структурная схема устройства. !

Устройство содержит систему иэ двух симметричных делителей 1 напряжения, свип-генератор 2, управляемый генератором 3 линейно изменяющегося напряжения, амплитудные детекторы 4 и 5, блок 6 деления, формирователи

7 и 8, фазометр 9, функциональный преобразователь 10, блок 11 умножения, согласующие блоки 12 и 13, панорамный регистратор 14. Система из двух симметричных делителей содержит в первом делителе индуктивность 15, вихретоковый датчик 16, дополнительную индуктивность 17 и отрицательное сопротивление 18, а во втором делителе — индуктивность 19, вихретоковый датчик 20, в поле которого помещается исследуемое вещество 21, управляемая дополнительная индуктивность 22 и управляемое отрицательное сопротивление 23.

На симметричные делители напряжения подключены напряжения от свипгенератора 2. В первом делителе между вихретоковым датчиком 16 и общей шиной устройства включена дополнительная индуктивность 17. Параллельно первому делителю подключено отрицательное сопротивление 18.

Во втором делителе между вихретоковым датчиком и общей шиной устройства включена управляемая дополнительная индуктивность 22. Параллельно второму делителю подключено управляемое от: рицательное сопротивление 23. Средние точки делителей подключены через амплитудные детекторы 4 и 5 к входам блока 6 деления и через формирователи 7 и 8 к входам фазометра 9, связанного с входом функционального преобразователя 10. Выход блока 6 деления подключен к первому входу блока 11 умножения, к первому входу панорамного регистратора 14 и через согласующий блок 12 к управляющему входу

2О

3 i

56

S$ отрицательного сопротивления ?3. В>ыход функционального преобразователя

10 соединен с вторым входом блока !l умножения, выход которого подключен через согласующий блок 13 к управ-, ляемому входу дополнительной индуктивности 22 и к второму входу панорамного регистратора 14.

Устройство работает следующим образом.

Система из симметричных делителей 1 напряжения питается гармоническим напряжением изменяющейся частоты, которое подается от свип-генератора 2, управлямого генератором 3 линейно изменяющегося напряжения.

Привнесении исследуемого вещества или образца 21 в ближнюю зону поля вихретокового датчика 20 изменяются активная r и реактивная Х составляющие комплексного сопротивления датчика, а следовательно, амплитуда и фаза напряжения, снимаемого с делителя, содержащего вихретоковый датчик 20. Причем эти сигналы содержат информацию о частотных характеристиках электромагнитных свойств исследуемого вещества — сопротивления R(co) и реактивного сопротивДалее напряжения, снимаемые со средних точек делителей, подаются на входы амплитудйых детекторов 4 и 5 и на входы формирователей 7 и 8. С выходов амплитудных детекторов 4 и 5 напряжения поступают на входы блока 6 деления. Выходное напряжение блока 6 деления, пропорциональное реактивной составляющей вносимого в датчик комплексного сопротивления исследуемого вещества — Х „, подается на первый вход панорамного регистратора 14. С выходов формирователей 7 и 8 сигналы поступают на вход широкополосного высокочастотного фаэометра 9, измеряющего разность фаз р между напряжениями. снимаемыми со средних точек делителей при внесении в поле вихретоковorо датчика 20 исследуемого вещества 21. Выходной сигнал фазометра 9 подается на вход функционального преобразователя 10, с выхода которого сигнал, пропорциональный tg y, зависящий от отношения r /Х активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления датчика с веществом, поступает на первый вход блока 11 умноже1224742

1О

l5

25

55 ния, состоящего из логарифмической ячейки умножения, усилительной и антилогарифмирующей ячейки. На второй вход блока ll умножения подается сигнал с выхода блока 6 деления, пропорциональный реактивной составляющей Х . После умножения этих сигналов с выхода блока 11 умножения сигнал, пропорциональный активной составляющей r комплекс9 ного сопротивления, подается »а второй вход панорамного регистратора 14. Дополнительные индуктивности

17 и 22, включенные между вихретоковыми датчиками 16 и 20 и общей шиной устройства, обеспечивает симметрию делителей относительно общей шины устройства.

Отрицательные сопротивления 18 и 23, включенные параллельно делителям, состоящим из индуктивности 15, датчика 16, индуктивности 17 и из индуктивности 19, датчика 20, индуктивности 22 обеспечивают частичную компенсацию активного сопротивления датчиков 16 и 20, что повышает их добротность и увеличивает относительное изменение активной составляющей r сопротивления от вне-

3 сенного в датчик активного qoïðoтивления и, следовательно, повышает чувствительность устройства по активной составляющей выходного сигнала R(g). Подключеяие выходного сигнала Х(у), пропорционального реактивной составляющей Х, комплексного сопротивления, с выхода блока

6 деления через согласующий блок 12 на управляющий вход отрицательного сопротивления 23 и выходного сигнала, пропорционального активной сос-. тавляющей R(u) комплексного сопротивления, с выхода блока 11 умножения через согласующий блок 13 на управляющий вход дополнительной индуктивности 22 обеспечивают органиэацию . перекрестных отрицательных обратных связей, что уменьшает корреляцию, имеющую место между внесенными активными и реактивными составляющими комплексного сопротивления в процессе измерений, и следовательно, повышает и точность измерений. На экране панорамного регистратора 14 при этом отображается годограф исследуемого вещества.

В качестве отрицательного сопротивления 18 и 23 могут быть использованы схемы на туннельных диодах или транзисторные усилители с положительной обратной связью.

Управляемая дополнительная индуктивность 22 выполнена в виде катушки, намотанной на ферритовом сердечнике и имеющей обмотку подмагничивания для регулирования. Неуправляемая дополнительная индуктивность 17 по конструкции аналогична дополнительной индуктивности 22, но используется беэ управления.

Управление отрицательным сопротивлением 23 и дополнительной индуктивностью 22 осуществляется через согласующие блоки 12 и 13, служащие для согласования уровней сигналов, получаемых от блока 6 деления и блока 11 умножения. Согласующие блоки 12 и 13-представляют собой обычные двухкаскадные усилители с регулируемым коэффициентом усиления.

Формула изобретения

Устройство для измерения частотных характеристик электромагнитных свойств веществ, содержащее свипгенератор, управляемый генератором линейно изменяющегося напряжения, два симметричных делителя напряжения, каждый из которых состоит из датчика и дополнительного реактивного элемента, подключенные к выходам делителей амплитудные детекторы, выходы которых соединены с входами блока деления, формирователи, подключенные к входам высокочастотного фазометра, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, блок умножения, первый вход которого соединен с выходом блока деления, второй вход блока умножения соединен с выходом функционального преобразователя, и панорамный регистратор, к первому и второму входам которого подключены выходы блоков деления и умножения, а выход генератора линейно измЕняющегося напряжения подключен к синхронизирующему входу панорамного регистратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и информативности, в него введены два отрицательных сопротивления, одно иэ которых выполнено управляемым, две дополнительные индуктивности, одна иэ которых выполнена управляемой, и два согласующих блока, причем от1224742

Составитель В.Стукан

Редактор А.Ревин Техред Н.:Бонкало Корректор N. Пожо

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 1947/45

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 рицательные сопротивления подключены параллельно делителям напряжения, дополнительные индуктивности подключены между датчиками и общей шиной устройства, выход блока деления через первый согласующий блок подключен на управляющий вход отрицательного сопротивления, а выход блока умножения через второй согласующий блок подключен к управляющему входу дополнительной индуктивности.