Способ измерения диэлектрической проницаемости
О П И С А Н И Е „„765754
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соеетскик
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.11.76 (21) 2417778/18-21 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет—
Э (5l)M. Кл.
G 01 R 27/26
Гасударственный комитет
СССР во делам нзвбрвтвннй н вткрытнй
Опубликовано 23.09.80, Бюллетень М 35 . (53) УДК 621 317. ,33 5.3 (088.8) Дата опубликования описания 23.09.80 (72) Автор изобретения
Ю. В. Подгорный (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ
Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться для исследования и контроля жидких и твердых диэлектриков.
Известен способ определения диэлектрической проницаемости веществ, основанный на измерении изменения амплитуды переменного напряжения на колебательном LС-контуре с емкостным датчиком, пропорционального изменению емкости датчика после заполнения его исследуемым веществом (1).
Стабильное по амплитуде напряжение с генератора постоянной частоты через сопротивление связи подают на колебательный контур, состоящий из фиксированной индуктивности и емкостного 15 датчика, включенных последовательно или параллельно. Резонансный контур настраива1от таким образом, что начало отсчета находится:иа верхней точке линейного участка резонансной кривой при пустой ячейке, если частота резонансного контура ниже частоты генератора, или на нижней точке линейного участка, если частота резонансного контура выше частоты генератора. Тогда при заполнении датчика анализируемым веществом его емкость увеличивается пропорционально диэлектрической проницаемости, и напряжение на контуре изменяется на со. ответствующую величину.
Однако известный способ пригоден только для исследования веществ с очень малыми диэлектрическими потерями и проводимостью; участок резонансной кривой, на котором можно считать изменение напряжения на контуре линейной функцией емкости, ограничен, и длина его зависит or допустимой погрешности на нелинейность преобразования.
Целью изобретения является повышение точности измерения.
Это достигается тем, что подключают параллельно емкостному датчику вспомогательный конденсатор, которым осуществляют низкочастотную параметрическую модуляцию в контуре, и измеряют амплитуду низкочастотной огибающей высокочастотного напряжения на резонансном контуре до и после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом, а диэлект765754 4 тем контур 3 заполняют исследуемым веществом и измеряют сначала амплитуду напряжения на измерительном контуре 3, а затем, после осуществления параметрической модуляции, измеряют низкочастотную огибающую. где Ui
Ор
04
3 рическую проницаемость исследуемого вещества определяют по формуле цЗ где О, — амплитуда низкочастотной огибающей на резонансном контуре до заполнения емкостного датчика исследуемым веществом;
U -- амплитуда низкочастотнои оги16 бающей на резонансном контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом;
03 — амплитуда высокочастотного на15 пряжения на резонансном контуре до заполнения емкостного датчика исследуемым веществом;
04 — амплитуда высокочастотного напряжения на резонансном контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом;
m — коэффициент пропорциональности.
На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ из- .25 мерения; на фиг. 2 — резонансная характеристика измерительного контура, иллюстрирующая. предлагаемый способ измерения.
Устройство содержит высокочастотный генератор 1, сопротивление связи 2 (в общем случае это последовательно включенные внутреннее сопротивление гейератора R; и реактивное сопротивление связи Х, ), измерительный контур 3, состоящий из катушки индуктивности 4 и емкостного датчика 5, модулятор 6, управляющий вспомогательным конденсатором 7, амплитудный детектор 8, демодулятор 9, аналого-цифровые преобразователи 10 и 11.
С высокочастотного генератора 1 через сопротивление связи 2 подают напряжение постоянной 10 частоты на измерительный контур 3. Измеряют амплитуду напряжения на измерительном контуре 3 посредством амплитудного детектора 8, после чего осуществляют параметрическую модуляцию в измерительном контуре 3 посредством модулятора 6, который управляет вспомогательным конденсатором 7. Амплитудно модулиро- ванное высокочастотное напряжение с измерительного контура подается на демодулятор 9, выделяющий 1 низкочастотную .огибаилцую. Напряжения с выхода амплитудного детектора 8 и деь4одулятора 9 поступают на соответствующие аналого-11ифровые преобразователи 10, 11. ЗаФормула изобретения
Способ измерения диэлектрической проницаемости, основанный на подаче высокочастотного напряжения на резонансный контур, образованный катушкой индуктивности и емкостньгм датчиком,-и измерении амплитуды высокочастотного напряжения на резонансном контуре до и после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, подключают параллельно емКостному датчику вспомогательный конденсатор, которым осуществляют низкочастотную параметрическую модуляцию в контуре, и измеряют амплитуду низкочастотной огибающей вы,сокочастотного напряжения на резонансном контуре до и после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом, а диэлектрическую проницаемость исследуемого вещества определяют! г «1 по формул Е = 1т1 — - — +1, амплитуда низкочастотной огибающей на резонансном контуре до заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; амплитуда низкочастотной огибающей на резонансном контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; амплитуда высокочастотного напряжения на резонансном контуре до заполнения емкостнОго датчика исследуемым веществом; амплитуда высокочастотного напряжения на резонансном контуре после заполнения емкостного датчика исследуемым веществом; коэффициент .пропорциональности.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1."Journal of chromotography", 1971, N 54, р. 357 — 366.
