Автоматизированное устройство для измерения параметров материалов

 

Автоматическое устройство для измерения параметров материалов относится к технике измерений на СВЧ и содержит СВЧ-генератор, выход которого соединен с первым плечом циркулятора, второе плечо которого соединено с одним концом отрезка волновода, в котором установлен полупроводниковый выключатель на p-i-n-диоде, а третье плечо - с детектором, выход которого подключен к информационному входу блока измерения и управления, другой конец отрезка волновода соединен с излучателем, выполненным в виде секториального рупора, в раскрыве которого установлены микровыключатели светового индикатора с возможностью обеспечения контроля плотности контакта раскрыва излучателя с поверхностью исследуемого материала, причем блок измерения и управления выполнен на базе микропроцессора и через внешний интерфейс ввода-вывода управляющими цепями связан с СВЧ-генератором, полупроводниковым выключателем, световым и жидкокристаллическим индикаторами и блоком записи результатов измерений. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах (СВЧ) и может быть использовано для измерений свойств и параметров материалов, в частности характеристик отражения (поглощения) электромагнитной энергии.

Известно СВЧ-устройство для измерения свойств материалов, содержащее последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения, СВЧ-генератор, делитель мощности, к первому выходу которого подключены последовательно соединенные резонатор с эталонным материалом, первый СВЧ-детектор и первый блок определения ширины резонансной кривой, а к второму выходу - последовательно соединенные резонатор с исследуемым материалом, второй СВЧ-детектор и второй блок определения ширины резонансной кривой. Выходы блоков определения подключены соответственно к первому и второму элементам И, вторые входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов. Выходы элементов И, а также выход блока компенсации подключены к реверсивному цифровому счетчику, выход которого соединен с регистратором (авт. св. СССР N 1462169, кл. G 01 N 22/20, 1989).

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного СВЧ-устройства, является то, что испытуемый материал необходимо помещать в резонансную камеру и его свойства (параметры) измерять в сравнении с образцом эталонного материала, в результате чего удлиняется время проведения измерений.

Известна схема рефлектометра, содержащая последовательно включенные генератор, аттенюатор и нагрузку. Волновод, соединяющий аттенюатор с нагрузкой, снабжен направленным ответвителем, к которому подключен детектор с индикаторным устройством (Р.А. Валитов, В.Н. Сретенский. Радиотехнические измерения. Методы и техника измерений в диапазоне от длинных до оптических волн. М.: Сов. радио, 1970, с. 641, рис. 12, 39).

Данная схема позволяет определять модуль коэффициента отражения электромагнитной мощности от нагрузки, в качестве которой может быть использован исследуемый материал. Причины, препятствующие достижению указанного ниже технического результата при ее реализации, заключаются в том, что перед каждым измерением рефлектометр нуждается в обязательной калибровке, что удлиняет время проведения измерений.

Наиболее близким по назначению к изобретению является устройство для измерения параметров материалов, содержащее СВЧ-генератор, к выходу которого подсоединен один конец первого отрезка волновода, второй отрезок волновода, к одному концу которого подсоединен детектор, третий и четвертый отрезки волновода с одними разомкнутыми концами, при этом другие концы всех указанных отрезков волновода нагружены на согласованные нагрузки. Первый отрезок волновода связан с третьим и четвертым отрезками волновода соответственно через отверстия, которые выполнены в их широких стенках. Второй отрезок волновода связан с третьим и четвертым отрезками волновода через дополнительные отверстия, которые выполнены в их широких стенках. В указанных отверстиях установлены емкостные штыри. В третьем и четвертом отрезках волновода между отверстиями связи, дополнительными отверстиями связи и разомкнутыми концами установлены фазовращатели.

Перед измерениями осуществляют калибровку устройства, для чего разомкнутые концы третьего и четвертого отрезков волновода поочередно нагружают на эталонные образцы исследуемого материала и при помощи емкостных штырей и фазовращателей добиваются одинаковой величины выходного сигнала. Затем на место одного из эталонных образцов помещают исследуемый материал. Переключая емкостные штыри соответственно на третий и четвертый отрезки волновода, определяют разницу показаний выходного сигнала. На детекторе происходит синхронный вычет этих первичных сигналов, а по вторичному сигналу производится градуировка по образцам соответствующих измеряемых величин. В дальнейшем в процессе измерений эталонный образец постоянно находится на разомкнутом конце третьего отрезка волновода.

Переключение емкостных штырей производится с определенной частотой. При этом параметры исследуемых образцов определяются по разности показаний в обоих (верхнем и нижнем) положениях штырей. При такой работе нестабильность СВЧ-генератора и детектора (СВЧ-диода) одинаково оказывается на выходном сигнале третьего и четвертого отрезков волновода, что повышает точность измерений (авт.св. СССР N 1370532, кл. G 01 N 22/00, 1988).

Основной причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании описанного устройства, является необходимость предварительной его калибровки по эталонному образцу исследуемого материала. Следствием этого являются значительные затраты времени, связанные с подготовкой эталонных образцов, настройкой устройства при помощи фазовращателей и емкостных штырей, заменой эталонного образца на исследуемый.

Достоверность результатов измерений зависит от точности установки емкостных штырей и точности определения разности показаний при их перемещении в то или иное положение, а также плотности (герметичности) прижатия поверхности материала к разомкнутому концу отрезка волновода. Кроме того, поверхность материала облучается под одним и тем же (строго говоря, неизвестным) углом падения электромагнитной волны. Поэтому результат измерения не в полной мере характеризует свойства (параметры) материала, которые проявляются по разному в зависимости от направления падающего СВЧ-излучения.

Большое количество связанных между собой при помощи направленных ответвителей отрезков волновода увеличивает размеры, вес, энергопотребление устройства, а наличие подвижных элементов настройки усложняет его конструкцию, что снижает надежность работы и требует высокой квалификации оператора.

По указанным причинам известное устройство не может быть использовано в полевых условиях.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, являются разработка и создание портативного автоматизированного прибора с прямой индикацией результатов измерений, обеспечивающего измерение параметров материала непосредственно на объектах техники как в стационарных, так и в полевых условиях, что позволяет значительно упростить процесс измерений и снизить требования к квалификации оператора.

Основной технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в существенном по сравнению с прототипом сокращении времени измерения коэффициента отражения (поглощения) СВЧ-энергии исследуемым материалом.

Другие технические результаты выражаются в повышении достоверности результатов измерений, упрощении конструкции, снижении веса, габаритов и энергопотребления устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для измерения параметров материалов, содержащее СВЧ-генератор, отрезок волновода, детектор, введены циркулятор, полупроводниковый выключатель, излучатель, световой индикатор с микровыключателями, блок измерения и управления, причем полупроводниковый выключатель установлен в первом конце отрезка волновода, излучатель, на раскрыве которого установлены микровыключатели светового индикатора, соединен с вторым концом отрезка волновода, при этом выход СВЧ-генератора соединен с первым плечом циркулятора, второе плечо которого соединено с первым концом отрезка волновода, а третье плечо - с детектором, выход которого подключен к информационному входу блока измерения и управления, управляющий выход которого соединен с контактами микровыключателей светового индикатора, а первый и второй управляющие выходы - с управляющими входами соответственно СВЧ-генератора и полупроводникового выключателя.

Полупроводниковый выключатель выполнен на p-i-n-диоде.

Излучатель выполнен в виде секториального рупора с углом раскрытия, выбранным в диапазоне ± 20...30^o.

Открытый конец секториального рупора выполнен в виде фланца, по периметру которого выполнены отверстия, в которых установлены микровыключатели светового индикатора.

Блок измерения и управления содержит последовательно включенные операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, к которому подключены постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство и внешний интерфейс ввода-вывода, который связан с кнопкой ПУСК, световым индикатором, например светодиодом, индикатором результата измерений, дополнительным индикатором результата измерений, блоком записи результатов измерений, при этом информационным входом блока измерения и управления является вход операционного усилителя, а управляющие вход и выходы соединены с внешним интерфейсом ввода-вывода.

Блок записи результатов измерений содержит запоминающее устройство со сменным картриджем, к выходу которого подключены последовательно соединенные дешифраторы и четырехразрядный жидкокристаллический индикатор, а к адресному входу - последовательно соединенные реверсивный счетчик-дешифратор и генератор счетных импульсов, при этом запоминающее устройство и реверсивный счетчик-дешифратор связаны с панелью управления блоком.

Конструктивно устройство выполнено в виде портативного прибора, содержащего СВЧ-блок, в котором смонтированы СВЧ-генератор, циркулятор, детектор, отрезок волновода с излучателем, световой индикатор и низкочастотный блок, в котором смонтирован блок измерения и управления, при этом СВЧ-блок снабжен рукояткой и связан с низкочастотным блоком при помощи гибкого шланга, в котором размещены электрические провода.

Укажем на причинно-следственные связи отличительных признаков заявленного устройства с указанным результатом.

В режиме запирания волновода полупроводниковый выключатель на p-i-n-диоде отражает падающий СВЧ-сигнал практически без потерь энергии. В устройстве он использован в качестве эталонного образца материала (металла) с коэффициентом отражения, равным 0,99. Программное электрическое управление режимом работы p-i-n-диода на отражение падающего СВЧ-сигнала и его пропускание без потерь энергии и цифровая обработка в микропроцессоре блока измерения и управления сигналов, отраженных от выключателя и поверхности исследуемого материала, обеспечивают практически мгновенное получение результата измерения коэффициента отражения и прямое отображение его величины на индикаторе результата измерения.

Введение системы визуального контроля плотности контакта раcкрыва излучателя с исследуемым материалом при помощи светового индикатора, микровыключатели которого взаимодействуют с поверхностью материала, обеспечивает существенное сокращение времени на подготовку устройства к работе и проведение измерений, а также влияет на повышение достоверности результатов измерений.

Повышение достоверности результатов измерений обусловлено отсутствием ручных настроек (вносимых оператором ошибок), непрерывным программным контролем элементов СВЧ-тракта с помощью микропроцессора (вследствие чего результат измерений не зависит от параметров СВЧ-тракта, т.к. погрешности измерений исключаются математическими методами), а также использованием излучателей, обеспечивающих облучение исследуемого материала под различными углами падения фронта электромагнитных волн.

Упрощение конструкции устройства, снижение его веса, габаритов и энергопотребления обусловлены использованием программно управляемых элементов СВЧ-тракта, выполненных методом тонкопленочной технологии, а также элементов цифровой техники для обработки сигналов и индикации результатов измерений.

Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что в выявленных источниках патентной и научно-технической информации решения, характеризующиеся признаками, тождественными всем признакам заявленного устройства, отсутствуют, а изобретение явным образом из уровня техники не следует. Это дает основание полагать, что заявленное изобретение соответствует условиям патентноспособности "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема одного из вариантов выполнения излучателя (секториального рупора); на фиг. 3 показан фланец, которым снабжен раскрыв излучателя; на фиг. 4 представлена структурная схема блока измерения и управления; на фиг. 5 - структурная схема блока записи результатов измерений; на фиг. 6 представлено схематически конструктивное выполнения устройства; на фиг. 7 представлена блок-схема алгоритма работы устройства.

Автоматизированное устройство для измерения параметров материалов (фиг. 1) содержит СВЧ-генератор (Г) 1, циркулятор (Ц) 2, полупроводниковый выключатель 3, отрезок волновода 4, излучатель 5 с микровыключателями 6 светового индикатора, детектор (Д) 7, блок измерения и управления (БИУ) 8. Выход Г1 соединен с первым плечом Ц2, второе плечо которого соединено с отрезком волновода 4, на входе которого установлен полупроводниковый выключатель 3, третье плечо Ц2 соединено с Д7. На выходе отрезка волновода 4 установлен излучатель 5 микровыключателями 6. Выход Д7 соединен с информационным входом БИУ 8, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом Г1, а второй управляющий выход - с управляющим входом полупроводникового выключателя. Управляющие входы БИУ 8 соединены с микровыключателями 6 (на схеме показано одно из соединений).

В качестве СВЧ-генератора (Г) 1 может быть использован любой из известных генераторов СВЧ-диапазона: на диоде Ганна, на тоннельном диоде, на лавинно-пролетном диоде (ЛПД). Более предпочтительным является микрополосковый генератор, содержащий ЛПД и пассивные элементы схемы, выполненные методом тонкопленочной технологии (см. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. /Под ред. В. Н. Дулина, М.С. Жука. М.: Энергия, 1977, с. 245-246, рис. 3-77).

Циркулятор (Ц)2 выполнен, например, в виде отрезка волновода с ферритовыми пластинами, связанного с ответвителем посредством щели (Р.А. Валитов, В. Н.Сретенский. Радиотехнические измерения. М.: Сов. радио, 1970, с. 86-89, рис. 2.72). Один конец этого отрезка волновода является первым плечом Ц2, с которым посредством полосковой линии связан выход Г1, другой конец является вторым плечом Ц2, с которым соединен вход отрезка волновода 4, ответвитель является третьим плечом Ц 2, которое соединено с Д 7.

Полупроводниковый выключатель 3 выполнен на p-i-n-диоде, который непосредственно впаян в полосковую линию связи. В режиме передачи выключатель вносит затухание L_п = 0,25 - 0,30 дБ, а в режиме запирания волновода L_з= 20-25 дБ (Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н. Дулина, М.С. Жука. М.: Энергия, 1977, с. 475).

Выход (разомкнутый конец) отрезка волновода 4 снабжен излучателем 5, выполненным в виде секториального рупора. Угол раскрыва рупора α (фиг. 2) определяется углом, под которым требуется облучать поверхность исследуемого материала. Так, для облучения поверхности материала, например, по нормали α ≈ 21^o, для облучения под углом 45^oC к нормали α ≈ 0^o, под углом 78^o к нормали α ≈ -15^o. Геометрические размеры отрезка волновода 4 и излучателя 5 определяются по известным правилам исходя из условия обеспечения оптимального значения коэффициента стоячей в волноводе и синфазности поля в раскрыве рупора.

С целью обеспечения плотного контакта излучателя 5 с поверхностью исследуемого материала (для предотвращения утечки электромагнитной энергии в окружающее пространство) открытый конец рупора выполнен в виде фланца 9. Во фланец 9 по его периметру выполнены отверстия (фиг. 3), в которых закреплены микровыключатели 6 светового индикатора так, чтобы их контактные кнопки срабатывали только при полном прижатии всей поверхности фланца 9 к поверхности материала. При этом утечка энергии из ракрыва 10 в окружающее пространство сводится к минимуму.

Блок измерения и управления (БИУ) 8 (фиг. 4) содержит последовательно включенные операционный усилитель (ОУ) 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12 и микропроцессор (МП) 13, к которому подключены постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 14, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 15, внешний интерфейс ввода-вывода (ВИВВ) 16, который связан с кнопкой Пуск, световым индикатором (СИ) 17, например светодиодом, индикатором результата измерения (И) 18, дополнительным индикатором результата измерения (ДИ) 19, блоком записи результатов измерений (БЗ) 20. (На схеме фиг. 4 информационные (сигнальные) цепи показаны жирными линиями, а цепи управления - тонкими).

Информационным входом БИУ 8 является вход ОУ 11, который соединен с выходом детектора (Д) 7. ВИВВ 16 управляющими цепями соединен с МП 13, управляющим входом СВЧ-генератора (Г) 1, управляющим входом полупроводникового выключателя 3, контактами кнопки Пуск, контактами микровыключателей 6 и СИ 17, блоком питания (не показан).

БИУ 8 выполнен на элементах цифровой техники и работает по известным правилам (см., например, Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. Учебное пособие. М. : Высшая школа, 1982, с. 208-210, рис. 13.1).

В качестве индикатора результата измерения (И) 18 и дополнительного индикатора результата измерения (ДИ) 19 использованы цифровые жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ), например, типа ИЖЦ-5/2.

Блок результатов измерений (БЗ) 20 выполнен на элементах цифровой техники и содержит (фиг. 5) запоминающее устройство (ЗУ) 21 со сменным картриджем (например, репрограммируемая микросхема типа 537 РУ 10), к выходу которого подключены последовательно соединенные дешифраторы (ДШ) 22 и ЖКИ 23, а к адресному входу - последовательно соединенные реверсивный счетчик-дешифратор (РСД) 24 и генератор счетных импульсов (ГСИ) 25. Панель управления блоком (ПУ) 26 (клавиатура) связана трехпроводными линиями соответственно с ЗУ 21 и РСД 24.

Конструктивно автоматизированное устройство для измерения параметров материалов выполнено в виде портативного прибора, содержащего (фиг. 6) СВЧ-блок 27 и низкочастотный (НЧ) блок 28, которые соединены между собой гибким шлангом 29 с размещенными в нем электрическими проводами. В корпусе СВЧ-блока 27 смонтированы СВЧ-генератор, циркулятор, детектор, отрезок волновода с излучателем 5, световой индикатор (СИ) 17. Для удобства в работе корпус снабжен рукояткой 30. В корпусе НЧ-блока 28 смонтирован блок измерения и управления, а на панель корпуса выведены индикаторы результата измерения (И) 18, кнопка включения питания устройства, кнопка Пуск, индикатор аварийного состояния устройства 31, тест-разъем 32 для проверки цепей устройства.

Дополнительный индикатор (ДИ) 19 и блок записи (БЗ) 20 соединены с внешним интерфейсом ввода-вывода БИУ 8 при помощи кабелей и разъемов.

На рукоятке 30 СВЧ-блока 27 может быть установлена кнопка Пуск, дублирующая кнопку, установленную в НЧ-блоке.

Элементы СВЧ-блока 27 имеют разные геометрические размеры для различных длин волн и углов облучения поверхности материала, т.е. для определенной длины волны изготавливается соответствующий ("свой") СВЧ-блок.

Описанная конструкция устройства позволяет измерять параметры исследуемого материала непосредственно на объекте в его различных, в том числе трунодоступных местах.

Дополнительный индикатор результата измерения (ДИ) 19 используется при измерениях в труднодоступных местах при работе двух операторов. Блок записи результатов измерений (БЗ) 20 предназначен для хранения информации с целью сравнения текущих замеров с ранее полученными результатами.

Блок питания устройства выполнен в виде аккумуляторной батареи и преобразователя питающих напряжений. При питании устройства от сети через внешний блок питания производится подзарядка аккумуляторной батареи.

Работа описанного автоматизированного устройства для измерения параметров материала основана на измерении отношения величин интенсивностей падающего и отраженного СВЧ-сигналов. При квадратичных вольт-амперных характеристиках детектора модуль коэффициента отражения определяется соотношением , где P_отр - измеренная величина мощности отраженного сигнала; P_пад - измеренная величина мощности падающего сигнала.

Обратное отношение характеризует коэффициент поглощения. Величина измеренного коэффициента может быть выражена в единицах или процентах.

СВЧ-тракт устройства работает следующим образом (фиг. 1). Падающий СВЧ-сигнал с выхода Г 1 поступает в первое плечо Ц 2, выходит из его второго плеча и попадает в отрезок волновода 4. Если полупроводниковый выключатель 3 (p-i-n-диод) находится в режиме запирания (закорачивания) волновода, то падающий СВЧ-сигнал отражается, как от эталонного материала (металла), возвращается обратно во второе плечо Ц 2, выходит из циркулятора через третье плечо и попадает в детектор (Д) 7, где подвергается амплитудной демодуляции. С выхода Д 7 снимается сигнал, пропорциональный мощности падающего СВЧ-сигнала (P_пад). Если полупроводниковый выключатель 3 находится в режиме передачи, то падающий СВЧ-сигнал проходит практически без потерь, через отрезок волновода 4 в излучатель 5 и падает на поверхность исследуемого материала под углом, определяемым параметрами секториального рупора. Отразившись от поверхности материала, СВЧ-сигнал проходит обратно через отрезок волновода 4, второе и третье плечи Ц 2 и попадает на Д 7. С его выхода снимается сигнал, пропорциональный мощности отраженного материалом СВЧ-сигнала (P_отр).

Включением СВЧ-генератора (Г) 1 и переключением режима работы полупроводникового выключателя (p-i-n-диода) 3 управляет микропроцессор (МП) 13 блока измерения и управления (БИУ) 8.

Сигналы с выхода Д 7, пропорциональные измеренным P_пад и P_отр, подаются в операционный усилитель (ОУ) 11 (фиг. 4), который работает в режиме масштабирующего усилителя. Далее сигналы поступают в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, где преобразуются в цифровую форму, а затем подаются в микропроцессор (МП) 13 и запоминаются в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) 15.

Вычисление коэффициента отражения по вышеприведенной формуле осуществляется в МП 13. При этом учитываются все нелинейности, которые возникают в измерительном СВЧ-тракте, в виде калибровочной кривой, хранящейся в памяти МП 13. Эту кривую получают в процессе настройки каждого образца устройства индивидуально.

Измерение коэффициента отражения (поглощения) осуществляется по программе, хранящейся в памяти постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 14. При этом также производится непрерывный контроль соответствия режимов и параметров элементов схемы устройства заданным.

Устройство работает в соответствии с алгоритмом, блок-схема которого представлена на фиг. 7.

При включении питания (блок "Начало") МП 13 осуществляет контроль напряжений блока питания (БП) и самоконтроль. Затем по программе производится контроль параметров элементов СВЧ-тракта и БИУ 8. В случае неисправности какого-либо элемента или несоответствия его параметров заданным следует команда на прекращение процесса измерения и включение аварийного сигнала.

Если все параметры элементов устройства находятся в норме, то включается световой индикатор (СИ) 17, на управляющий вход полупроводникового выключателя 3 (фиг. 1) из БИУ 8 подается сигнал, переводящий p-i-n-диод в режим запирания (закорачивания) отрезка волновода 4, а на управляющий вход СВЧ-генератора (Г) 1 - сигнал, переводящий его в режим генерирования сигналов определенной частоты и мощности в непрерывном или импульсном режиме. Изменяется сигнал на выходе Д 7 (P_пад) и проверяется соответствие его величины эталонному значению падающей мощности СВЧ-сигнала. Если эта величина превышает заложенный в память МП 13 допуск, то индицируется выход за пределы допуска. Однако вычислительный процесс продолжается, т.к. используемый метод измерений позволяет получать достоверные результаты при значительных колебаниях мощности СВЧ-генератора. Вместе с тем индикация выхода за пределы допуска сигнализирует о том, что устройство нуждается в профилактическом осмотре.

Затем полупроводниковый выключатель 3 по команде БИУ 8 переключается в режим передачи. При этом контролируется плотность прижатия фланца 9 излучателя 5 к поверхности исследуемого материала. Если он прижат не плотно (что приводит к просачиванию электромагнитного поля в окружающее пространство и, как следствие, к снижению достоверности результата измерения), то световой индикатор (СИ) 17 отключается и процесс измерения блокируется.

При плотном прижатии фланца 9 излучателя 5 к поверхности материала по команде БИУ 8 включается СВЧ-генератор (Г) 1, на выходе Д 7 измеряется величина P_отр и микропроцессор (МП) 13 вычисляет отношение P_отр/P_пад (или P_пад/P_отр). По полученному результату из таблицы, хранящейся в памяти ПЗУ 14, выбирается соответствующий поправочный калибровочный коэффициент, с учетом которого отображается результат измерения в виде цифр (в относительных единицах или процентах) на индикаторах И 18, ДИ 19.

Если кнопка Пуск однократно нажата и отпущена, то процесс измерения на этом заканчивается. Если же она остается нажатой, то процесс измерения осуществляется циклически с частотой, определяемой эргономическими нормами. Так, для оптимального восприятия глазом световой информации на жидкокристаллическом индикаторе минимальное время между каждым последующим измерением составляет 2,5 с.

Из приведенного описания явствует, что измерение параметров материала осуществляется автоматически. Работа оператора сводится к прижатию фланца излучателя к поверхности материала, включению питания устройства, нажатию на кнопку Пуск и наблюдению за индикатором.

Таким образом, результат измерения с помощью заявленного устройства индицируется максимум через 2,5 с после его включения.

Блок записи результатов измерений (БЗ) 20 (фиг. 5) работает в двух режимах: записи информации и просмотра информации. В режиме записи информация из микропроцессора (МП) 13 через внешней интерфейс ввода-вывода (ВИВВ) 16 по шине данных поступает в ЗУ 21 и на сменный картридж. Использованная в устройстве микросхема памяти типа 537 РУ 10 позволяет записать 100 2-байтных числа. При этом по одному адресу можно записать два числа (значения коэффициента отражения). Это позволяет записывать числа в одну ячейку либо в разное время (одно число сейчас, а другое, например, через несколько дней, месяцев), либо в разных условиях проведения измерений, а при просмотре сравнивать их. Номер ячейки, режим работы ЗУ 21 устанавливаются с панели управления блоком (ПУ) 26.

ЗУ 21 снабжено резервным источником питания (например, литиевая батарейка), который автоматически подключается к нему при вынимании сменного картриджа.

В режиме просмотра информации содержимое ячеек памяти ЗУ 21 через дешифратор (ДШ) 22 выдается на 2-разрядный ЖКИ 23. При этом номер ячейки выбирается с помощью реверсивного счетчика- дешифратора (РСД) 24, на счетный вход которого поступают импульсы с выхода генератора счетных импульсов (ГСИ) 25 с частотой 0,5 Гц. В зависимости от направления счета (увеличение или уменьшение номеров ячеек) на выходе РСД 24 устанавливается двоичный код, соответствующий номеру ячейки, и вводится в ЗУ 21 и картридж. РСД 24 управляется с ПУ 26.

Вышеизложенные сведения подтверждают, что средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно для измерения параметров материалов. Для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета изобретения средств и методов. Средство, воплощающее изобретение, способно обеспечить получение указанного к заявке технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентноспособности "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Автоматизированное устройство для измерения параметров материала, содержащее СВЧ-генератор, отрезок волновода, детектор, отличающееся тем, что в него введены циркулятор, полупроводниковый выключатель, излучатель, световой индикатор с микровыключателями, блок измерения и управления, при этом микровыключатели светового индикатора установлены на раскрыве излучателя с возможностью обеспечения контроля плотности контакта раскрыва излучателя с исследуемым материалом, полупроводниковый выключатель установлен в первом конце отрезка волновода, излучатель соединен с вторым концом отрезка волновода, выход СВЧ-генератора соединен с первым плечом циркулятора, второе плечо которого соединено с первым концом отрезка волновода, а третье плечо - с детектором, выход которого подключен к информационному входу блока измерения и управления, управляющий вход которого соединен с контактами микровыключателей светового индикатора, а первый и второй управляющие выходы - с управляющими входами соответственно СВЧ-генератора и полупроводникового выключателя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полупроводниковый выключатель выполнен на p - i - n-диоде.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатель выполнен в виде секториального рупора, раскрыв которого снабжен фланцем, по периметру которого выполнены отверстия, в которых закреплены микровыключатели светового индикатора с возможностью их контактирования с поверхностью исследуемого материала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок измерения и управления содержит последовательно включенные операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, к которому подключены постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство и внешний интерфейс ввода-вывода, который связан с кнопкой "Пуск", световым индикатором результата измерений, дополнительным индикатором результата измерений, блоком записи результатов измерений.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок записи результатов измерений содержит запоминающее устройство со сменным картриджем, к выходу которого подключены последовательно соединенные дешифратор и жидкокристаллический индикатор, а к адресному входу - последовательно соединенные генератор счетных импульсов и реверсивный счетчик-дешифратор, при этом запоминающее устройство и реверсивный счетчик-дешифратор связаны с панелью управления блоком.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что оно выполнено в виде портативного прибора, содержащего СВЧ-блок, в котором смонтированы СВЧ-генератор, циркулятор, детектор, отрезок волновода с излучателем, световой индикатор, и низкочастотный блок, в котором смонтирован блок измерения и управления, при этом СВЧ-блок снабжен рукояткой и соединен с низкочастотным блоком при помощи шланга, в котором размещены электрические провода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7