Влагомер
Иллюстрации
Реферат
Изобретение м.б. использовано во всех отраслях народного хоз-ва. Цель изобретения - повьшение точности измерений. На выходе управляемого аттенюатора 9 во время рабочего цикла действует сигнал, по форме повторяющий огибающую СВЧ-колебаний с выхода детектора 7 измерительного резонатора (ИР) 6. Амплитуда сигнала изменяется незначительно при значительных изменениях (до 40 дБ) амплитуды огибаю1цей. Осуществлена практически безынерционная стабилизация амплитуды огибгиощей без искажения ее формы, что повышает точность регистрации вершины резонансной кривой ИР 6. Фактором, повышающим точность регистрации вершины, является также увеличение крутизны сигнала в область его максимума. 3 ил. i (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (И) (5)) 4 С 01 Н 22/04
ЗСЕГО1()МНЯ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4033926/24-09 (22) 05.03.86 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (71) Ворошиловградский филиал Государственного проектно-конструкторско- го и научно-исследовательского института по автоматизации угольной промышленности (72) О,Ф.Кириченко, А.В.Панин, В.Н.Ляшко, Ю.В.Вакульчик, Н.С.Моргунов и И.А.Бражников (53) 621.317.738(088.8) (56) Брандт Л.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах.
М., 1968, с. 128.
Заключительный отчет ВФ ГУА. Ворошиловоград, 1985, гос. рег.
11 01.85.0041599. (54) ВЛАГОМЕР (57) Изобретение м.б. использовано во всех отраслях народного хоз-ва.
Цель изобретения — повышение точности измерений. На выходе управляемого аттенюатора 9 во время рабочего цикла действует сигнал, по форме повторяющий огибающую СВЧ-колебаний с выхода детектора 7 измерительного резонатора (ИР) 6. Амплитуда сигнала изменяется незначительно при значительных изменениях (до 40 дБ) амплитуды огибающей. Осуществлена практически безынерционная стабилизация амплитуды огибающей без искажения ее формы, что повышает точность регистрации вершины резонансной кривой ИР
6. Фактором, повышающим точность регистрации вершины, является также увеличение крутизны сигнала в область его максимума. 3 ил.
1368742
Изобретение oTHocHTcR к технике измерений влажности веществ с переменной активной составляющей проводимости и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для измерения влажности различных материалов, например угля.
Цель изобретения — повышение точности измерений. 10
На фиг. l изображена структурная электрическая схема влагомера; на фиг.2 — эпюры, поясняющие его работу; на фиг.3 — эпюры, поясняющие работу ограничителя. 15
Влагомер содержит частотно-модулированный генератор 1, модулятор 2, первый резонатор 3, первый детектор
4, первый усилитель 5 переменного тока, второй резонатор 6, второй детек- 2р тор 7, второй усилитель 8 переменного тока, управляемый аттенюатор 9, ограничитель 10, первый коммутатор
11, пиковый детектор 12, второй коммутатор 13, дифференцирующий блок 14, 25 нуль-орган 15, триггер 16,. тактовый генератор 17, интегратор 18 и индикатор 19.
Влагомер " àáîòàåò следующим образом. 30
Импульсы с выхода тактового генератора 17 (ф. п:.2а) запускают модулятор 2. На выход модулятора 2 формируется напряжение пилообразной формы (фиг.2б), которое поступает на ари- 35 кап колебательной системы генератора
1. В результате на выходе генератора возникают часто-.íà-модулированные колебания, возбуждающие резонаторы 3 и 6 (эталонный и измерительный). При 40 воздействии контролируемого материала на резонатор 6 изменяется его резонансная частота. Огибающая СВЧ-колебаний резонатора 6, представляющая собсй резонансную кривую резонатора„ 45 выделяется детектором 7 (фиг.2в).
Огибающая СВЧ-колебаний с выхода детектора 7 усиливается вторым усилителем 8 и через управляемый аттенюатор 9 поступает на вход ограничителя 10. Часть сигнала с выхода аттенюатора 9, превышающая порог срабатыва-. ния ограничителя 1О„ усиливается последним и подается далее на входы пикового детектора 12,, первого коммутатора 11 и второго коммутатора 13.
Коэффициент усилегия ограничителя выбирается при этом большим (более 1000).
Работа части схемы, включающей управляемый аттенюатор 9, ограничитель ° О, пиковый детектор !2 и.второй коммутатор 13, состоит из двух циклов — подготовительного и рабочего. Подготовительный цикл происходит во время обратного хода пилообразного модулятора 2„ В течение обратного хода выходное напряжение ограничителя 10 поступает на второй вход пикового детектора 12 и через замкнутый ключ второго коммутатора 13 на второй вход управляемого аттенюатора 9.
Коэффициент передачи К управляемого аттенюатора 9 является функцией выходного напряжения ограничителя 10
U „„ „ - (фиг,3), которое через второй коммутатор 13 подается на управляющий вход управляемого аттенюатора
9. При достижении напряжением U „„,, . величины У, коэффициент передачи К управляемого аттенюатора 9 начинает уменьшаться и достигает некоторого минимального значения К „„ при велизультате такого изменения коэффициента передачи управляемого аттенюато-. ра крутизна напряжения на выходе ограничителя 10 начинает резко уменьшаться начиная с некотсрого. значения напряжения, и максимальное чапряженне на выходе ограничителя изменяется незначительно в прецелах регулирования Ю при изменении амплитуды напряжения на вь,"ходе второго усилителя
8 переменного тока в больших пределах (до 40 дБ). Величина максж ального значения амплитуды напряжения на выходе ограничителя 1О запоминается пиковым детектором 12 (фнг,2д).
Рабочий цикл начинается с момента прямого хода пилообразного напряжения модулятора 2. В это время импульс с выхода тактового генератора 17 переключает второй коммутатор !3 и постоянное напряжение с выхода ограничителя 10, запомненное пиковы:;: деток одом 12 во время подготэвительнсго цикла., ноступает через замкнуfûé ключ :2торого коммутатора 13 HB уп!ав;: якщий вход управляемого аттенюато..;з " в,к".ачестве управляющего. В течение рабочего цикла состояние упр;.ь:,;.;емого аттенюатора 9 полностью определяется величиной этого напряжения, Ясли за период модуляции свойства контролируемого материала не изменяетсяя, Уо всличина амплитуды сигна68742!
О!
-3 13 ла на выходе второго усилителя 8 во время рабочего цикла равна амплитуде сигнала на его выходе во время предшествующего подготовительного цикла.
Поэтому амплитуда сигнала на выходе управляемого аттенюатора 9 во время рабочего цикла уменьшается последним до значения U„,„, в соответствии с действующим на входе аттенюатора управляющим напряжением, запомненным пиковым детектором 9 во время предшествующего подготовительного цикла (фиг.2е).
Отличительной особенностью сигнала, действующего на выходе управляемого аттенюатора 9 во время рабочего цикла по сравнению с подготовительным, является то обстоятельство, что выходной сигнал во время подготовительного цикла имеет уплощенную вершину,. в то время как выходной сигнал во время рабочего цикла полностью совпадает по форме с сигналом на выходе второго усилителя 8, а по амплитуде равен величине сигнала, действующего на выходе управляемого аттенюатора 9 во,время подготовительного цикла. Это обеспечивается тем, что во время рабочего цикла на входе управляемого аттенюатора 9 действует постоянное напряжение с выхода пикового детектора 12, равное по величине амплитуде сигнала U„„„, на выходе ограничителя 10 во время подготовительного цикла.
Таким образом, на выходе управляемого аттенюатора 9 во время рабочего цикла действует сигнал, по форме повторяющий огибающую СВЧ-колебаний с выхода детектора 7 измерительного резонатора 6, а амттлитуда сигнала изменяется незначительно (в пределах регулирования !!U) при возможных значительных изменениях (до 40 дБ) амплитуды огибающей с выхода детектора, т.е. осуществлена практически безынерционная (с быстродействием, равным периоду модуляции) стабилизация амплитуды огибающей без искажения ее форм, что существенно повышает точность регистрации вершины резонансной кривой измерительного резонатора.
Фактором, в значительной степени повышающим точность регистрации вершины резонансной кривой измерительного резонатора, является также увеличение крутизны сигнала в области .его максимума. Это достигается тем, 20
55 что напряжение с выхода управляемого аттенюатора 9 ограничивается снизу ограничителем 10 на уровне U„, несколько меньшем амплитуды сигнала
U,<„, (фиг.2е). Вершина сигнала, превышающая величину порога ограничителя, усиливается и с выхода ограничителя 10 поступает на второй вход первого коммутатора. Причем длительность импульса на выходе ограничителя 10 (фиг.2ж) значительно меньше длительности импульса на его входе, а амплитуда импульса на выходе близка к его амплитуде на входе ограничителя 10; т.е. крутизна сигнала в области его вершины зттачптглт-.ио увы тттчена. Унелтттттная нетти тниу !т< !iога 1!,,, т.е. уменьшая разность 11„,,„ -- Г,; и увеличивая коэффититеит усиления ограничителя 10, можно уменьшить длительность импульса на выходе с-.раинчнтеля по сравнени!д с входоь! н десятк!т раз, сохранив его амплитуду, что позволяет осуществлять реги".!.ýçöию першины резонансной кривой из!!ерч г льного резонатора. дая:е лрн нттзкнх значениях его добротности (порядка 10 и менее) . Минимально доттусти!!ая нс, т!т тина разности U« „— U!! свдзатта с от— раничениямп, обусловле!итьь!!т кои !чным значением погрешности .! - иоддср;;:аиттт! постоянпой величины амплитуды т!аир.тжения U„«, на ныходс ог! .а! ттчи с;тя
10 (фиг.3) . Увелпчииая глуби!!у регулирования, т. е. уменьшая нт личш:у угла наклона р, можно уьтеиьшитт, в."-тт!чину ошибки регулирования: . тс и самым уменьшить минимально дс !1! ;i. 1 i мое значение разности U, что позволяет еще более IlcBü cè!L крутизну сигнала на выходе ограиттчителя 10, а следовательно, н то т!тост!. регистрации вершины резонансной кривой измерительного резо :àòcðà 6.
Дальнейшая работа нлагомера состоит в следующем.
Сформированный указанным вьппе образом сигнал измерительного резона.тора 6 с выхода ограничителя 10.поступает на второй вход первого коммутатора 11, на первый вход которого поступает через первый детектор 4 l! первый усилитель 5 переменного тока сигнал с первого резонатора 3, являющийся эталонным. Первый ком!тугатор
11 управляется по третьему входу сигналом с выхода триггера 16. В случае наличия на выходе триггера 16 сигна42
Влагомер, .содержащий последовательно соединенные частотно-модулированный генератор, управляющий вход которого подсоединен к выходу модулятора, первый резонатор, первый детектор и первый усилитель переменного тока, последовательно соединенные второй резонатор, вход каторога подключен к выходу частотно-модулированного генератора, второй детектор и второй усилитель переменнога тока, ограничитель и последовательна соединенные триггер, интегратор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, между выходом первого усилителя переменного тока и входои триггера включены последовательно соединенные первый коммутатор, второй вход которого подключен к выходу триггера, дифференцирующий блок и нуль-орган, . между выходом второго усилителя переменного тока и входом ограничителя введен управляемый аттенюатар, выход ограничителя соединен с третьим входом первого коммутатора и через введенные последовательно соединенные пиковый детектор и второй комиутатор, второй вход которого подсоединен к выходу ограничителя, с управляющим входом управляемага аттенюатора, а также введен тактовый генератор, выход катарага соединен с управляющим входом модулятора, третьим входам второго коммутатора и вторыми входа- ..а пнкаяаго детектора и триггера.
5 13687 ла логического нуля на выход коммутатора 11 проходит сигнал эталонного резонатора с выхода первого усилителя 5 переменного тока а в случае наУ
5 личия на выходе триггера 16 сигнала логической единицы на выход коммутатора 11 проходит сигнал измерительного резонатора с выхода ограничителя
10. Во время обратного хода пилообразного напряжения модулятора 2 сигнал с выхода тактового генератора 17 поступает на первый вход триггера 16, устанавливает его в состояние логического нуля на выходе и исключает ложные переключения триггера в течение обратного хода пилообразного напряжения модулятора 2.
Сигнал эталонного резонатора 3 (фиг.2г) с выхода первого коммутатора ll поступает на вход дифференцирующего блока 14, выходной сигнал которого проходит через нуль в момент действия на его входе максимального значения амплитуды сигнала эталонного резонатора 3 (фиг.2д). Таким образом, осуществляется регистрация вершины резонансной кривой резонатора 3.
Далее сигнал с выхода дифференцирующего блока 14 поступает на вход нуль-органа 15 формирующего на своем выходе короткий прямоугольный импульс положительной полярности (фиг.2и),передний фронт которого совпадает с моментом перехода через
35 нуль выходного напряжения дифференцирующего устройства. Импульс с выхода нуль-органа 15 поступает на второй вход триггера 16 и передним фронтом переводит ега в состояние логической единицы на выходе (фиг.2к). Состояние логической единицы на выходе триггера 16 переводит первый коммутатор 11 в режим подачи на вход диффе45 ренцирующега блока 14 сигнала измерительного резонатора 6. Сигнал с выхода дифференцирующега блока 14, проходящий через нуль в момент действия на ега входе максимального значения амплитуды сигнала измерительного резонатора 6, поступает далее на вход нуль-органа 15, на выходе которого формируется короткий импульс положительной полярности, передний фронт
55 которого совпадает с моментам перехада через нуль выходного напряжения дифференцирующего, блока 14. Импульс с выхода нуль-органа 15 своим передним фронтом переводит триггер 16 в состояние логического нуля на выходе.
Таким образом, за период модуляции на выходе триггера 16 формируется прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна разности резонансных частот эталонного и измерительного резонаторов, После довательность импульсов с выхода триггера 16 подается затеи на интегратор 18, подключенный к индикатору
19, по показаниям которого судят о влажности контролируемого материала.
Формула изобретения
1368742 и
Составитель Ю.Мамонтов
Техред М.Дидьас Корректор О.Кундрик
Редактор В.Петраш
Заказ 283/44
Тираж 847 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. р л. П оектная 4