Автоматический измеритель параметров диэлектриков

 

ОПИСАНИЕ

-- на il &A

««767668

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 070778 (21) 2637856/18-09 (53)М. Кл. (д01 R 27/26 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

С С С.P по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 300980, Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 300980 (5З) УД 621. 317.. 355.3 (088 ° 8) Б.A. Вторушин, A.À. Потапов, В.С. Гераскин, А.К. Попкович и О.И. Гудков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения диэлектрических параметров диэлектриков и полупроводников.

Известен автоматический измеритель 5 параметров диэлектриков, содержащий сверхвысокочастотный генератор, первый и второй ферритовые вентили, первый и второй направленные ответвители, аттенюатор, трансформатор пол10 ных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором, первый детектор соединенный через блок автоматической подстройки частоты с входом сверхвысокочастотного генератора, второй детектор и индикатор b l

Однако известный автоматический измеритель параметров диэлектриков име.ет недостаточно высокое быстродействие

Цел ь и з о брет ения — повыше нне быс тродействия.

Для этого в автоматический измеритель параметров диэлектриков, содержащий сверхвысокочастотный генератор,25 первый и второй ферритовые вентили, первый и второй направленные ответвители, аттенюатор, трансформатор полных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором, первый детек- 30 тор, соединенный через блок автоматической подстройки частоты с входом сверхвысокочастотного генератора, второй детектор и индикатор, введены блок преобразования частоты, содержащий последовательно соединенные, кварцевый генератор, генератор гармоник, сверхвысокочастотный смеситель и высокочастотный смеситель,к другому входу которого подключен перестраиваемый высокочастотный генератор, блок преобразования напряжения в частоту, состоящий из соединенных последовательно дифференциального усилителя и управляемого генератора, и решающий блок,. содержащий счетчик импульсов, соединенный с устройством управления, на входы которого включены блоки, задающие коэффициенты диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектриков, причем выход счетчика импульсов соединен с индикатором, а три других входа устройства управления соединены соответственно с выходами кварцевого генератора, высокочастотного смесителя и управляемого генератора, при этом последовательно соединены сверхвысокочастотный генератор, первый ферритовый вентиль, первый нап767668.равленный отн етв ит ель, аттенюатор, второй направленный ответвитель и трансформатор полных сопротивлений, выход измерительного резонатора через второй ферритовый вентиль подключен к входу первого, детектора, другой выход которого соединен с первым

"входом дифференциального усилителя, второй вход которого через второй детектор соединен с другим плечом второго направленного ответвителя, а другое плечо первого направленного ответвителя соединено с другим входом сверхвысокочастотного смесителя.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного автоматического измерителя. 1э

Автоматический измеритель параметров диэлектриков содержит сверхнысокочастотный генератор 1, первый

2 и второй 3 ферритовые вентили, первый 4 и второй 5 направленные от- 2О нетвители, трансформатор 6 полных сопротивлений, измерительный резонатор 7, аттенюатор 8, перный 9 и второй 10 детекторы, блок 11 автоматической подстройки частоты, блок 12 преобразования частоты, состоящий из кварцевого генератора 13, генератора 14 гармоник, сверхвысокочастот-, ного смесителя 15, высокочастотного смесителя 16 и перестраиваемого высокочастотного генератора 17, блок 18 преобразования напряжения в частоту, состоящий из дифференциального усилителя 19 и управляемого генератора 20, решающий блок 21, состоящий из устройстра 22 управления, блока 23 задающе- З5

ro коэффициент диэлектрической проницаемости, блока 24 задакщего коэффи циент тангенса угла потерь диэлектриков и счетчика 25 импульсов, и индикатор 26. 40

Автоматический измеритель параметров диэлектриков работает следующим образом. мощность с выхода сверхвысокочастотного генератора 1 через последова- 45 тельно соединенные первый. ферритовый вентиль 2, первый направленный ответвктель 4, аттенюатор 8, второй направленный отнетвитель 5 и трансформатор б подается на измерительный $0 резонатор 7, а затем через второй ферритовый вентиль 3 — на первый детектор 9, с выхода которого сигнал поступает на вход блока 11, с помощью которого частота сверхвысокочастотного генератора 1 поддерживается равной резонансной частоте измерительного реэойатора 7.

В блоке 12 сигнал с кварцевого генератора 13 подается на генератор 14, из спектра которого выделяется час- О тота, наиболее близкая к.частоте сверхнысокочастотного генератора 1.

Сигнал с генератора 14 подается" на сверхвысокочастотный смеситель 15, на второй вход которого чере,з первый направленный отнетвитель 4 подан сиГнал сверхвысокочастотного генератора 1.

На выходе сверхвысокочастотного смесителя 15 выделяется сигнал раз.ностной частоты f f<,„-f и подается на высокочастотный смеситель 16, йаличие которого снязано с необходймостью получения начальной раз ности частот, подлежащей дальнейшему преобразованию до значения, близкого к нулю.

Введение в измерительный резонатор 7 исследуемого образца (жидкости, стержни, диски и т.д.) в зависимости от выбранного типа резонатора приводит к изменению частоты сверхвысокочастотного генератора 1 на приращение af = fo — f< функционально связанное с диэлектрической проницаемостью Е) измеряемого образца.

Соответственно на выходе высокочастотного смесителя 16 устанавливается сигнал частоты У, который поступает в устройство 22 решающего блока

21.

В режиме измерения диэлектрической проницаемости б в устройстве 22 осуществляется решение уравнения связи и д У, при этом коэффициент диэлектрической проницаемости (Кр ) устанавливается в соответствии с заданными размерами измеряемого образца и используемого измерительного резонатора 7. Pезультат решения, численно равный измеряемому значению Е, записывается в счетчике 25 и индицируется на цифровом табло индикатора 26 непосредственно в единицах

° Снерхвысокочастотный сигнал с выхода нторого направленного отнетвителя 5 подается на второй детектор 10, а затем - на вход дифференциального усилителя 19. На другой вход дифференциального усилителя 19 подается напряжение с первого детектора 9, пропорциональное мощности, прошедшей через измерительный резонатор 7.

Выходное напряжение дифференциального усилителя 19 с помощью управляемого генератора 20 преобразуется в частоту, значение которой функционально связано с проходящей через измерительный резонатор 7 мощностью .

Одновременно на выходе управляемого генератора 20 изменяется частота, соответствующая изменению мощности измерительного резонатора 7, которая н свою очередь функционально связана с тангенсом угла потерь диэлектриков (kg Ä ) измеряемого образца.

B режиме измерения t @d в устройстве 22 реализуется уравнение свя зи 4g д с частотой, снимаемой с выхода управляемого генератора 20. Эта частота определяется величиной, пропорциональной сГ измеряемого образ-, ца. коэффициент тангенса угла потеРь

767668

10 диэлектриков (К g ) устанавливается из тех же соображений, что и коэффициент К6

Результат решения заданного уравнения записывается в счетчике 25 и индицируется на цифровом табло индикатора 26 непосредственно в единицах

Для синхронизации работ всех узлов в устройство 22 вводится частота кварцевого генератора 13 блока 12.

Формула изобретения

Автоматический измеритель парамет15 ров диэлектриков, содержащий сверхвысокочастотный генератор, первый и второй ферритовые вентили, первый и второй направленные ответвители, аттенюатор, трансформатор полных сопротивлений, соединенный с измерительным резонатором, первый детектор, соединенный через блок автоматической подстройки частоты с входом сверхвысокочастотного генератора, >5 второй детектор и индикатор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок преобразования частоты, содержащий последовательно соединен- 30 ные кварцевый генератор, генератор гармоник, сверхвысокочастотный сме= ситель и высокочастотный смеситель, к другому входу которого подключен перестраиваемый высокочастотный ге- 35 нератор, блок преобразования иа ряжения в частоту, состоящий из соединенных последовательно дифференци ального усилителя и управляемого генератора, и решающий блок, содержащий счетчик импульсов, соединенный с устроиством управления, на входы которого включены блоки, задающие коэффициенты диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектриков, причем выход счетчика импульсов соединен с индикатором, а три. других входа устройства управления соединены соответственно с выходами кварцевого генератора, высокочастотного смесителя и управляемого генератора, при этом последовательно соединены сверхвысокочастотный генератор, первый ферритовый вентиль, пЕрвый направленный ответвитель, аттенюатор, второй направленный ответвитель и трансформатор полных сопротивлений, выход измерительного резонатора через второй ферритовый вентиль подключен к входу первого детектора, другой выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого через второй детектор соединен с другим плечом второго направленного ответвителя, а другое плечо первого. направленного ответвителя соединено с другим входом сверхвысокочастотного смесителя. Иточники информации, принятые во внимание при экспертизе

-1. Авторское свидетельство СССР

М 263981, кл. 601 М 27/22, 1966 (прот отип1 .

ВНИИПИ Заказ 7186/41 °

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä,óë.ÏðîåêòHàà,4