Устройство для измерения диэлектрических характеристик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<н752192
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0707,78 (21) 2644699/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет—
Опубликовано 300780. 61оллетеиь "@ 28
Дата опубликования описания 30.07.80 (51)М Кп п3
6 01 и 27/26
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДИ 621. 317. 33 (088.8) (72) Авторы изобретения
В.М.Афанасьев, О.H.Ãàìàëååâ, Л.А.Герасименко, В.А.Двинских, В.Г.Дувинг,В.Д.Каплун,A.H.Êoñòeíåöêàÿ, Ю,П.Науменко, Н П,Савкин и В.В.Силантьев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения параметров диэлектриков и может быть применено в радиоэлектронике, радиотехнике, приборостроении, химической проьыаленности и др.
Известно устройство, касающееся измерения диэлектрической проницаемости листовых материалов I1J .
Это устройство содержит измерительную ячейку, генератор, СВЧ тракт
Лист диэлектрика, введенный в измерительную ячейку устройства,изме няет резонансную частоту генератора .пропорционально величине диэлектрической проницаемости исследуемого диэлектрика.
Недостатком данного устройства является то, что расчеты диэлектрической проницаемости производят< я по формулам и отсутствует возможност непосредственного отсчета измеряемой величины.
Наиболее близким к предлагаемому является измеритель диэлектрических характеристик.
Это устройство включает основной (с частотным датчиком) и вспомогательный генераторы, блок сравнения, блок формирования синхроимпульсов, устройство памяти, линию задержки, электродвигатель, на валу которого имеется динамический конденсатор (2) .
Недостатком такого устройства является отсутствие непосредственного . отсчета диэлектрических характеристик, что приводит к необходимости пересчета измеренных величин посредством формул относительно искомой величины диэлектрической проницаемости диэлектрика, что является трудоемким процессом.
15 Цель изобретения. — повышение быстродействия при высокой точности измерения.
Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее основ20 ной и вспомогательный генераторы, блок сравнения частот, блок запуска, ь блок синхронизации и индикатор, введены десятичный счетчик, управляемый делитель, блок счета, блок сравнения
25 кодов, дешифратор, блок задания тол цины, блок управления делителем, блок индикации, причем входы "сброс" десятичного счетчика, управляемого делителя и блока счета соединены с
30 выходом "сброс" блока запуска, выход
752192
40 таким образом обобщенный алгорит . вычислительного устройства с учетом толщины образцов б ,Х. К а а
L 1 где толщина образцов d = 1,2....6;
К„-д — переменный угловой коэффициент линейных аппроксимирующих участков градуировочных кривых. Значение К;д вычисляется графо-аналитическим методом из экспериментальных градуировочных кривых частотного датчика, исходя из минимально возможной ошибки измерения за счет погрешности аппроксимации. Устройство работает с сигналами, представленными в двоично-десятичном коде,8421), т.е.
l каждая цифра десятичного числа записывается в виде четырехразрядного двоичного числа.
В исходном состоянии после команды "сброд" содержимое блока 10 счета соответствует значению Е= 100. Значение К; на начальных и последующих участках градуировочной кривой
"счет" которого соединен с входами
"счет" десятичного счетчика и управ- ляемого делителя, причем управляемый
Делитель. последовательно соединен с блоком счета, выходы блока счета подключены параллельно к входам блока индикации и дешифратора, причем выходы дешифратора подключены к входу ,блока задания толщины, выходы которого подсоединены к входам блока управления делителем, выходы которого соединены с выходами управляемого делителя, выход блока индикации подключен к индикатору, а вход аналогоцифрового преобразователя подключен к выходу блока сравнения частот,при этом выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входу блока синхронизации и пяти входам блока сравнения кодов, остальные входы которого подключены к выходам десятичного счетчика, а .выход блока 20 сравнения кодов подключен к входу блока запуска "конец счета".
На чертеже представлена блоксхема устройства..
Устройство содержит основной . 75 генератор 1 с частотным датчиком, блок 2 синхронизации, блок 3 запуска, блок 4 сравнения частот, аналогоцифровой преобразователь 5, включающий пятиразрядный счетчик и формирователь тактового импульса, блок 6 сравнения кодов, десятичный счетчик
7, вспомогательный генератор 8, блок
9 индикации, блок 10 счета, управляемый делитель 11, дешифратор 12, блок 13 задания толщины, блок 14 управления делителем, индикатор 15.
Устройство работает следующим образом.
Введение исследуемого материала в измерительную ячейку основного генератора 1 изменяет его частоту относительно частоты вспомогательного генератора 9. При отсутствии исследуемого материала генераторы
1 и 8 настроены на одну и ту же 45 частоту.
Основной 1 и вспомогательный 8 генераторы работают в непрерывном. режиме, с их выходов сигнал поступает на входы блока 4 сравнения частот, с выхода которого разностная частота поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5, который непрерывно пересчитывает значение разностной частоты и своим тактовым импульсом. запускает блок 2 синхронизации, импульс с выхода блока 2 синхронизации поступает на вход "синхронизация" блока 3 запуска, где формируется отрицательный импульс команды "сброс", поступающий с вы- 9) хода "сброс" блока 3 запуска на входы
"сброс" десятичного счетчика 7, управляемого делителя 11, блока 10 счета, а затем команды "счет",которая подается с выхода "счет" блока. 3 запуска у5 на входы "счет" десятичного счетчика
7 и управляемого делителя 11, на входы, "счет" поступают импульсы с частотой повторения f 100 кг.1. Эти импульсы поступают до тех пор, пока блок 6 сравнения кодов не выработает сигнал "конец счета", соответствующий коду 11111, получаемому путем сравнения подекадных сигналов с пятиразрядных счетчиков блоков 7 и 5, поступающих на раздельные входы блока 6. Далее определение значений диэлектрической проницаемости сводится к аппроксимации линейными участками с переменными угловыми коэффициентами градуировочных кривых
1: = (, 3 ), где Š— значение диэлектрической проницаемости, изменение частоты генератора
d — толщина исследуемого материала.
В общем случае зависимость C =+(hf) при d = const имеет нелинейный характер, поэтому предлагаемое устройство основано на использовании кусочно-линейной аппроксимации.
Необходимую точность устройства обеспечивает разбиение градуированной кривой функции М= Р() на 5 линейных участков
1 - 1,99;
11- = 2,00 - 3,99;
111С= 4,00 - 5,99;
1ЧС = 6,00 - 7,99>
V — 8> 8.
Для фиксированной толщины алгоритм работы устройства следующий
a=i Е к„ьГ„; =1
752192 задается бл ком управляемого .делителя 11. Управляемый делитель 11 своими импульсами заполняет блок 10 счета поэтому .состояние блока счета изме- няется и,соответствует 1 1, т.е. происходит переход на следующий an- 5 проксимирующий линейный участок и требуется изменение К„, . Сигналы с четырех выходов блока счета будут управляющими для дешифратора 12, ввиду того, что в блоке 10 счета изме-1ц няется значение f изменяется и номер возбужденной выходной клеммы этого блока, и, как следствие, изменяется номер выходной клеммы, на которой присутствует выходной сигнал дешифратора 12, поступающий на одну из входных клемм блока. 13 задания толщины,с помощью которого в соответствии с толщиной образца выбирается необходимая кривая зависимости
e = Р (hf) при определенном d
1,2 .... 6, определяющая величину
К в зависимости от толщины диэлектрика d и измеренного в этот момент времени Е, при этом возбуждается одна иэ выходных клемм блока 13, с 25 этой клеммы сигнал поступает на один .из входов блока 14 управления делителем, который вырабатывает сигнал управления A = (Ь6, d} это влечет за собой изменение коэффициента де- 30 ления управляемого делителя 11, которое приводит к выбору другого аппроксимирующего линейного участка функции
6 = Р(ЛГ), т.е. К;д, зто изменяет состояние блока 10 счета и процесс 35 повторяется до тех пор, пока содержимое блока 10 счета не будет соответствовать значению измеряемого 6, т.е. когда двоично-.десятичный код, соответствующий значению, посту- 40 пит в блок 9 индикации, после которого на табло индикатора 15 значение высвечивается в десятичной форме.
Предлагаемое устройство позволяет получить непосредственный цифровой отсчет на табло-индикаторе значения диэлектрической проницаемости,s любой точке исследуемог ли".та диэлектрика непосредственно в процессе измерения.
Формула изобретения
Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе
° Ъ
1. Авторское
М 540226, кл. G
2. Авторское
Р 561151, кл. G (прототип}. свидетельство СССР
01 R 27/26, 02.08.74. свидетельство СССР
0l R 27/26,19. 19.01.76 устройство для измерения диэлектрических характеристик, содержащее основной и вспомогательный генераторы, блок сравнения частот, блок запуска, блок синхронизации и индикатор, о т л и ч а ю. щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия при высокой точности измерений, в него введены десятичный счетчик,,управляемый делитель, блок счета, блок сравнения кодов, дешифра,тор, блок задания толщины, ;блок . управления делителем, блок индикации, причем входы "сброс" десятичного счетчика, управляемого делителя и блока счета соединены. с выходом "сброс" блока запуска, выход "счет" которого соединен с входами "счет" десятичного счетчика и управляемого делителя, причем управляемый делитель последовательно соединен с блоком счета, выходы блока счета подключены параллельно к выходам блока индикации и дешифратора, причем выходы дешифратора подключены к входу блока задания толщины, выходы которого подсоединены к входам блока управления делителем, выходы которого соединены с выходами управляемого делителя, выход блока индикации подключен к индикатору, а вход аналогоцифрового преобразователя подключен к выходу блока сравнения частот, при этом выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входу блока .синхронизации и пяти входам блока сравнения кодов, остальные входы которого подключены к выходам десятичного счетчика, а выход блока сравнения кодов подсоединен и входу блока запуска "конец счета".
752192
Составитель В. Стукан
Техред И,Асталош
Редактор С. Тимохина
Корректор С. Шекмар
Тираж 1019
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5
Подписное
Эаказ 4736/3
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
