Сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей

 

(72) Автор изобретения

А.А.Потапов (73) Заявитель (54) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей, содержащий генератор, соединенный с первым входом объемного резонатора, первый выход которого соединен с первым детектором, и второй детектор, при этом выходы детекторов соединены с индикатором jl) . N

Однако этот сверхвысокочастотный иьмеритель не обеспечивает высокой точности измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений. 1б

Для этого в сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей, содержащий генератор, соединенный с первым входом объемного резонатора, первый выход которого соединен с пер- ® вым детектором, и второй детектор, при этом выходы детекторов соединены с индикатором, введены умножитель частоты и блок автоматической подстройки частоты, причем умножитель час-25 тоты подключен к второму выходу генератора и соединен с вторым входом объемного резонатора, второй выход которого соединен с вторым детектором, а блок автоматической подстройки час- 30 тоты включен между входом генератора и выходом второго детектора.

На чертеже приведена функциональная схема сверхвысокочастотного измерителя.

Сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей содержит генератор 1,:соединенный с первым входом объемного резонатора 2, перВый выход которого соединен с первым детектором

3, второй детектор 4, выход которого и выход первого детектора 3 соединены с индикатором 5, умножитель б частоты и блок 7 автоматической подстройки частоты, причем умножитель б частоты подключен к второму выходу генератора 1 и соединен с вторым входом объемного резонатора 2, второй выход которого соединен с вторым детектором

4, а блок 7 автоматической подстройки частоты включен между входом генератора 1 и выходом второго детектора 4.

Сверхвысокочастотный измеритель работает следующим образом.

Мощность генератора 1, имеющего рабочую частоту1к, одновременно подается на умножитель б частоты на Ви на объемный резонатор 2, воэбуждая в нем частоту 1н . С целью непрерыв646235 ного поддержания равенства частот генератора 1 и резонатора 2 используется блок 7 автоматической подстройки частоты. Напряжение с выхода умножителя 6 частоты подается на тот же объемный резонатор 2, возбуждая в нем колебания с частотой rl-f Н, Сигналы частот н ип1 и детектируются детекторами 4 и 3, а затем подаются на индикатор 5.

В случае, если в исследуемом веществе нет полярных примесей, частоты 10 генератора 1 и умножителя б совпадают с соответствующими частотами

1 р и п1р объемного резонатора 2, снимаемых с его выходов, поскольку диэлектрическая проницаемость E сохра- д няется постоянной на частотах orf H доа1Н .

При наличии в исследуемом веществе полярных примесей на частотах т.н иллан генератора 1 и умножителя б час- ® тоты диэлектрическая проницаемость проявляет дисперсию. Поэтому, если предварительно установить равенство частоты т Н генератора 1 и частоты1р объемного, например коаксиального, (» 25 резонатора 2, равной 1у =

2Мен" где p — скорость света, 0 — длина объемного резонатора 2, ЕН вЂ” диэлектрическая проницаемость исследуемого 30 вещества на нижней частоте 1н, то для верхней частотыпf Н будет иметь место неравенство частотп1нип1 умножителя б частоты и объемного резонапС

35 тора 2, т.е.. " " Ь вЂ” r rgeEb — дн28 Е.Ь электрическая проницаемость исследуемого вещества на верхней частотеП Н.

Отклонение частотып1Н умножителя б частотыП1р объемного резонатора 2 40 является количественной мерой содержания полярных примесей в исследуемом веществе.

Преобразование частотной разности в концентрацию осуществляется не- 45 посредственно на резонансной кривой объемного резонатора 2 по отношению к возбуждаемой в этом объемном резонаторе 2 частотеп1H умножителя б частоты, т.е. при отсутствии полярных примесей (когдаЕ=сопев частотном диапазоне1Н - П1Н ) напряжения на детекторах 3, 4 выравниваются, причем напряжение на детекторе 4 сохраняется всегда постоянным, а при изменении Е, связанным с наличием полярных примесей в веществе, на детекторе 3 напряжение определяется отклонением резонансной частоты

nfp от частотый1Н умножителя б (или

or частоты объемного резонатора 2 при отсутствии дисперсии Е ).

Для заданных исследуемых веществ основного и примесного компонентов концентрация пд полярных примесей определяется по формуле t1<-)гДЯ, где К вЂ” постоянная сверхвысокочастотного измерителя, hg — показание индикатора 5, равное разности напряжений с первого и второго детекторов 3 и 4.

Использование одного объемного резонатора 2 и сравнение в нем диэлектрических свойств веществ одновременно на двух кратных частотах приводит к автоматической температурной компенсации, т.е. независимости выходного сигнала сверхвысокочастотного измерителя от температуры исследуемого вещества и окружающей среды, это повышает точность измерений. формула изобретения

Сверхвысокочастотный измеритель концентрации примесей, содержащий генератор, соединенный с первым входом объемного резонатора, первый выход которого соединен с первым детек- тором, и второй детектор, при этом выходы детекторов соединены с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повыаения точности измерений, в него введены умножитель частоты, подключенный к второму выходу генератора и соединенный с вторым входом объемного резонатора, второй выход которого соединен с вторым детектором, а блок автоматической подстройки частоты . включен между входом генератора и выходом второго детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Касти и Робертс, СВЧ-прибор для непрерывного контроля содержания воды в сырой нефти . ТИИЭР, т.б2, 9 1, 1974, с.128.

Составитель A.Êóýíåöîâ

Редактор И.Марховская Теехред С. Мигай Корректор Н.Тупица

Закаэ 102/33 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4