Диэлькометрический влагомер
Патент 798636
Авторы
Диэлькометрический влагомер
Иллюстрации
Реферат
.-,. » ня " "»" " .»» т р г »: » ; .: » (»»». б»»., вяс»а»с«„, » »л! с:,, Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
1
/ .=--
-»
Ф», К АВТОУСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 260479 . (21) 2759018/18-21 ®М с присоединением заявки ¹
G R 27/26
G 01 N 27/22
Государственный комитет
СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 230181..Бюллетень 89 3
Дата опубликования описания 2 30 1.81 (53) УДК 621. 317.. 335 (088. 8) (72) Авторы изобретения
В.С, Ройфе и A.È.. Осиновский
Научно-исследовательский институт. строительной физики
Госстроя СССР (7! ) Заявитель (54) ДИЭЛЬКОИЕТРИЧЕС1 ИЙ ВЛ ГОИЕР
Изобретение относится к измерению и контролю диэлектрических параметров материалов с большими потерями и может быть использовано для контроля влажности материалов.
Известен диэлькометрический влагомер, основанный на использовании метода биений между частотами рабочего и опорного генераторов. При 4О этом датчик включен в частотно-задающую цепь рабочего генератора (l).
Недостатком данного влагомера является невозможность измерения влажности материалов, активная составляющая проводимости которых соиз- 15 мерима с реактивной составляющей, что существенно сужает область применения устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 20 диэлькометрический влагомер/имеющий первичный преобразователь, который включен в цепь измерительного двухполюсника с модулируемыми параметрами, питаемого напряжением высокой частоты от рабочего генератора.
Параметрическая модуляция в двухполюснике осуществляется при помощи модулятора. K выходу амплитудного детектора через усилитель подключен ЗО первый вход фазового детектора, ко второму входу которого подключен модулятор. Сигнал, снимаемый с выхода фазового детектора, подается на интегратор и далее на управляющий элемент, который перестраивает частоту высокочастотного генератора до наступления динамического равновесия. Динамическое равновесие наступает при уменьшении сигнала неравновесия ниже порога чувствительности системы автоматического уравновешивания. В состоянии динамического равновесия частота высокочастотного генератора пропорциональна емкости первичного преобразователя. Она сравнивается в смесителе с:частотой опорного генератора и далее преобразуется в напряжение, пропорциональное влажности материала.
Чем больше величина коэффициента усиления усилителя, тем меньше зона чувствительности (2).
Однако при уменьшении добротности колебательного контура, измерительного двухполюсника зона нечувствительности расширяется, что приводит к .увеличению погрешности измерения влажности материала. Причем, дальнейшее увеличение усиления усилителя может
798636 привести устройство в неустойчивое состояние.
Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения влажности.
Поставленная цель достигается тем, что в диэлькометрический влагомер, содержащий емкостной первичный преобразователь, включенный в измерительный двухполюсник с модулируе ымн параметрами, модулятор, последовательно соединенные амплитудный детектор, усилитель, фазовый детектор, интегратор, управляющий элемент и высокочастотный генератор, а также опорный генератор, смеситель и преобразователь частота-.напряжение, введены пиковый детектор, три фильтра низки» частот, управляемый делитель напряжения, второй модулятор, второй управляющий .элемент и инвертор, соединенные таким образом, что вход пикового детектора подключен к измерительному двухполюснику, ""=-го выход через первый фильтр низких частот подключен к управляемому делителю, включенному между изме- 2Ъ рительным двухполюсником и смесителем, к которому через опорный генератор последовательно подключены второй модулятор и второй управляющий элемент, а к выходу фазового щ детектора одновременно подключены вход интегратора через второй фильтр низких частот и третий фильтр низких частот через инвертор, а также тек, что второй модулятор мо- З5 жет быть выполнен в виде генератора пилообразного напряжения, частота которого не менее чем на порядок меньше частоты первого модулятора.
На фиг. 1 представлена блоксхема предлагаемого диэлькометрического влагомера; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие его работу.
Диэлькометрический влагомер содержит емкостной первичный преобразователь l, измерительный двухпо- Щ люсник 2 с модулируемыми параметрами, модулятор 3, амплитудный детектор
4, усилитель 5, фазовый детектор 6, фильтр 7 низких частот, интегратор
8, управляющий элемент 9, высоко- gg частотный генератор 10, смеситель
11, опорный генератор 12, второй управляющий элемент 13, второй модулятор 14, преобразователь 15 частота-напряжение, пиковый детектор 16, второй фильтр 17 низких частот, управляемый делитель 18 напряжения, инвертор 19 и третий фильтр 20 низких частот.
Влагомер работает следующим образом. 40
Емкостной первичный преобразователь 1 включен в цепь измерительного двухполюсника 2, питаемого через управляемый делитель 18 высокочастотным напряжением от смеси- 4$ теля 1, выделяющего разность частот высокочастотного и опорного генераторов 10 и 12 соответственно.
Управление делителя 18 происходит с помощью пикового детектора 16, выделяющего напряжение, пропорциональное максимальной амплитуде на измерительном двухполюснике 2.
Это напряжение усредняется вторым фильтром 17 низких частот и подается на управляемый делитель 18 напряжения. Таким образом, напряжение на измерительном двухполюснике 2 поддерживается постоянным. Параметрическая модуляция двухполюсника 2 осуществляется при помощи модулятора 3 импульсным напряжением (фиг. 2, эпюра 1) .
Одновременно происходит перестройка частоты опорного генератора 12 с помощью второго модулятора 14 и второго управляющего элемента 13.
В качестве второго модулятора 14 используется, например, генератор пилообразного напряжения (фиг. 2, эпюра 2) . Частота генератора пилообразного напряжения выбирается примерно на порядок меньше частоты первого модулятора 3. Амплитудномодулированное высокочастотное напряжение с измерительного двухполюсника 2 поступает на амплитудный детектор 4 и далее через усилитель 5 на фазовый детектор Ь. С другой стороны на фазовый детектор
6 поступает напряжение с модулятора 3. На выходе фазового детектора 6, в зависимости от соотношения фаз между напряжением сигнала неравновесия и опорным напряжением, идущим с модулятора 3, будет напряжение, показанное на фиг. 2, эпюра 3.
Причем длительность положительных и отрицательных импульсов будет в зависимости от состояния равновесия относительно резонанса измерительного двухполюсника.
В равновесном состоянии длительность положительного импульса будет равна длительности отрицательного импульса. Напряжение с выхода фазового детектора 6 поступает на фильтр
7 низких частот и далее через интегратор 8 на управляющий элемент 9. управляющий элемент управляет частотой высокочастотного генератора 10 до тех,nop, пока наступит равновесное состояние. В состоянии динамического равновесия частота с выхода высоко-. частотного генератора 10, поступающая на преобразователь 15 частотанапряжение, пропорциональна влажности материала.
В связи с тем, что равновесное состояние не зависит от зоны нечувствительности, которая на фиг. 2, эпюра 3 показана как зона между задним фронтом положительного импульса и передним Фронтом отрицательного импульса, а зависит только
79 86 36 от длительностей положительных и отрицательных импульсов, то тем самым погрешность измерения влажности уменьшается.
С выхода фазового детектора 6 импульсное напряжение (фиг. 2, эпюра 3) поступает на инвертор 19, на выходе которого образуются импульсы,,показанные на фиг. 2,. эпюра 4. Так как напряжение на измерительном двухполюснике 2 поддерживается постоянным, то при изменении параметров измерительного двухполюсника 2, а именно при изменении сопротивления двухполюсника, длительность импульсов (фиг. 2, эпюра 4) будет пропорциональна тангенсу потерь измерительного двухполюсника или обратно пропорциональна добротности контура. Это связано с тем, что при уменьшении добротности контура зона нечувствительности расширяется соответственно расширяется и длительность импульса (фиг. 2, эпюра 4) .
На выходе третьего фильтра 20 низких частот, подсоединенного к инвертору 19, получаем напряжение (фиг. 2, эпюра 5), пропорциональное тангенсу угла потерь, величину которого можно использовать для повышения точности .измерения влагомера.
Формула изобретения
1. Диэлькометрический влагомер, содержащий емкостной первичный преобразователь, включенный в измерительный .двухполюсник с модулируемыми параметрами, модулятор, последовательно соединенные амплитуд- ный детектор, усилитель, фазовый детектор, интегратор, управляющий элемент и высокочастотный генератор, а также опорный генератор, смеситель и преобразователь частотанапряжение, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения влажности, в него введены пиковый детектор, три фильтра низких частот, управляемый делитель напряжения, второй модулятор, второй управляющий элемент и инвертор, .соединенные таким образом, что вход пикового детектора подключен к измерительному двухпо15 люенику, его выход через первый фильтр низких частот подключен к управляемому делителю, включенному между измерительным двухполюсником и смесителем, к которому через опор20 ный генератор последовательно подключены второй модулятор и второй управляющий элемент, а к выходу фазового детектора одновременно подключены вход интегратора через р второй фильтр низких частот и третий фильтр низких частот через инвертор .
2. Элагомер по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что второй модулятор выполнен в виде генератора пилообразного напряжения, частота которого не менее чем на порядок меньше частоты первого модулятора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. авторское свидетельство СССР
Р 529407, кл. G 01 N 27/22, 1973.
2. Измерительная техника, 1976, Р 7, с. 79-80 (прототип) .
798636
Составитель В. Стукая
Техред Н. Граб Корректор М. Демчик
Ю а
Редактор В. Данко
Заказ 10019/56 Тираж 741 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4