Патент ссср 421968
О П Й-Ф"- АЧФ"-и е
ИЗОЬРЕТЕН ИЯ
421968
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЬ ЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства—
Заявлено 21.01.72 1739645/18-10 с присоединением заявки ¹â€”
Приоритет—
Опубликовано 30.03.74. Бюллетень № 12
Дата опубликования описания 19.11.74
М. Кл. 6 Oliv 1/li (осударстввнный комитат
Саввта Мнннстроа СССР но делам иэобрвтвннй и отнрвтнй
УД1 551.508.7(088.8) Автор изобретения
1О. М. Романенко
Заявитель
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ДИЗЛЕКТРИЧЕС1(ИХ ВЕЩЕСТВ
Предлагаемый способ относится к области гидрометереологических исследований и может быть использован, например, для определения водосодержания снежного покрова.
Известный способ определения параметров диэлектрических веществ путем определения степени и характера поляризации пробы вещества одночастотным полем не позволяет исследовать диэлектрически сложные вещества, По предлагаемому способу для исследования сложных веществ в условиях зависимости их электрических параметров от частоты фазу поляризующего поля сдвигают столько раз, сколько дополнительных составляющих полной проводимости имеет вещество, возникающее при сдвиге фаз изменение частоты резонансной системы компенсируют изменением ее полной проводимости и по значениям изменения проводимости этой системы и ее резонансной частоты судят о контролируемых параметрах вещества.
С целью оперативности измерений детектируют изменение частоты резонансной системы, полученным напряжением управляют полной проводимостью резонансной системы до достижения заданной резонансной частоты, а о контролируемых параметрах вещества судят по уровню полученного напряжения.
На фиг. 1 показан один из возможных вариантов блок-схемы устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2— эквивалентная схема измерителя.
Возбудитель 1, включенный в резонансную систему 2, связан через фазовращатель 8 с диэлектрическим датчиком 4 и через частотный детектор 5 — с управляемым нелинейным реактивным элементом 6, уровень напряжения которого контролируется вольтметром 7.
При вводе датчика в снежный покров происходит изменение частоты резонансной системы 2. В связи с этим на выходе частотного детектора 5, в качестве которого особенно эффективно работают детекторы на базе кварцевого резонатора, изменяется уровень выходного сигнала и, следовательно, происходит перестройка управляемого реактивного элемента до тех пор, пока частота резонансной системы практически не восстановится.
Если датчик введен в снег, полностью насыщенный чистой водой, cl.o водонасыщеllность определяется показанием вольтметра 7 и параметрами резонансной системы 2 и фазовращателя 3, в качестве которого может быть использована любая переменная реактивность с достаточно высокой добростностью. например отрезок резонансной линии, последовательный или параллельный перестраиваемый контур, переменный конденсатор и т. д.
421968
С >, (H ) J<0 В РЯДС Ca > Я СВ, ОГОО(.ННО КОГДа ИСc.:.дустс)! Снсжныи покров в районах с разBIlT0ll индустрией, вода, пасы|цающая снеговую пробу, содер)кит примеси, B связи с чем показания вольтметра 7 зависят не только от
С Т(H H H ВОДО Нсl bHHCHÈ51, ОП И OT СКВО !HO!l проводимости снеговой прооы,, 1,, IH пскл10 I(нп5! НОГр!. Нпlостн, сВЯЗапнОЙ с, )i 3ïñ"Г)!Вн!>))Ilf состаВ. 151!Оlцими нолнОЙ I)РоВоДНЪ!О("Г)! CHC. ГОВОЙ 11 j)OOJ>I, фазу ПОЛ5!ризу!011ICI Î
->T), )) jloÎ) нoлЯ c;.IB)!CBIQT cTo;IbKQ PBÇ, cKo;Ib O рсзистпвных составляющих содержит эквпва lc!ITHHB схема замещения датчика, фиксируя каждый раз )юказание прибора 7, IIO которым определяют искомую водопасыщенпость, Если рсзпстпвная составляющая пробы представлена, в основном, сопротивлением сквозной проводимости, а эквивалентная схема измерительной системы соответствует представленной на фиг. 2, где 8 — возбудитель резона)гсных колебаний в системс, L— индуктивность контура, С вЂ” чистая емкость датчика, однозначно определяющая в нашем случае Водонасыщенность снега, 1,1,— — переЪlсинс)Я 1!НДЪ КТИБНОСТЬ> ИСПОЛЬЗЪ СМЯ51 ДЛ51 сдВиГа фазы поляризуlощеГО поля, R — colfpoтивлсш|с снеговой пробы на частоте поляризации и r — сопротивление поляризационных потерь, то прп введении датчика в снеговую пробу происходит комплексное изменение составля)ощих его полной проводимости С и r, В связи с чем меняется резонансная частота контура LCR. а также величина тока, протекающего через кварцевый резонатор 9, который детектируется эмиттер-базовым переходом транзистора 10. В результате этого измеHяется его коллскторный ток, регистрируемый миллиамнерметром ll, и магнитный поток, генерируемый управляющей катушкой L>. в замкнутом сердечнике, состоящем из участков с различными частотными свойствами. Прн этом )ICHJICTC5J индуктивность катушки L, и частота контура благодаря высокой крутизне !
Встотно-фазовой характеристики кварцевого резонатора автоматически восстанавливается практически до прежней величины. )1,россель
) 2 служит для устранения связи контура
l CR u r co вспомогательными элемснтамн нз;(!01) ИТСЛЬНО! I CHCTCÚIBK
Зафиксировав значение L(i) и показания миллпамнермстра, сдвигают фазу поляризук)щег0 поля путем определенного изменения
lп!дуKTHB)loc.. TH 1<атушки L(I„В1!ОВь (1)нксир )>lc) Г (. С зна(I(. HHC H ПоказаНИЯ МИЛЛИВМП(РМСТРа, с) затем 1при --..-0) определяют водонасыщспность снега. Г1ри этом вся измерительная сн(тс!))а работает в линейном режиме, обеспсчиВасмом, в частности, выбором уровня положительной обратной связи возбудителя, В этом случае «чистая емкость» и, следовательно, водонасып|сппость снега определяется путем!!споль30BBIH)5I )арнровочных 3i)BHCJI)Ioc нлп pcl))c JJHc)t с) стемы и)!тсгралы,о-диффс.j)cJJI;)Ia.JI:Hl>Ix уравнений.
THKH)I 0()j)33O)t> ВЛЗЖНОСТЬ HC). 1)IOCÒ!>10 Н() С!>I5 H l (H Hol c. Hcà l oH j) (Дс л 51 ст с51 (р) I I K J I) I(H
W=-;j j, „П, Ä), ГДС ) ) — П вЂ” - COB()K(IIHOCTI> ПО Кс)ÇB HI!H Ъ! НЛ:1псl )I пер метра:
П) . „— совокупность известных частотоопределяющих параметров рсзона:)споЙ системы.
В теx случа5!х, когда снеговая проба H(c0.)cpiJ 1, сс пронзволыш, се плотность определяют аналогично описанному способу, однако на различных частотах, используя явление частотпой и температурной зависимости электрических параметров льда при постоянстве их )!) для воздуха. Если прн формировании 1пс> диэлектричеcKfIx потерь снеговой пробы существенную роль играют поляризационные потери т, то к ранее полученным системам уравнений со25 ставляют вспомогательну)0 систему уравнений, соответствующую Вспомогательному сдвигу фазы полярпзующего поля, и «чистую» емкость снеговой пробы определяют путем совместного решения полученных систем 30 интегрально-дифференциальных уравнений, В этом случае тарировочные зависимости могут играть лишь вспÎмогательнуlo роль. Пpp\TЗ Гас)II I É cl)ocoО floЗВОляcT Опpc (..)5|ть и дру!ч!с как электрические, так и завпсящпс 35 от них характеристики диэлектрических вс1 ществ, Предмет изобретения 1. Спосоо определения параметров днэлск-I() Tрпчсскиx всществ путем определения степепll и характера поляризации пробы вещества, одночастотным полем, от>)п(:а)ои1п))ся тем, что, с целью исследован!|я сложны." всщсстп в условиях зависимости пх элсктри lccKIfx naс!5 РаметРов от частоты, фазУ полЯРизУюЩсго поля сдвигают столько раз, сколько дополнительных составляющих полной проводимости НЪIЕСТ ВСЩЕСТВО, B03HIIKBIOIIIBC ПРП СДВИГС фс!, изменение частоты резонансной системы ком;)l) IIcHcIIpi нзмснсппсм се полной проводпмоIt ПO ÇHB fCH)!511! H3 1C)l HH51 Hj)OBOДПЪ!0(TH JT011 СПСТСЪП>1 I l СС Р ÇOH!) HCHOH Чс)СTOTI>l ((;ДЯТ о контролируемых параметрах вещества. 2, Способ по и, 1, от.)п()а)с)!цпйсп тем, что, 55 c . )|0.1ыО пОВЫ!!!c. 11!!5! (00(>сп(.(1(с! Ièß) Оllсj)с)т!)Вности измерений, детсктпруlÎT нзмсHcHfl(частоты р 30)I IIICHOjl c)ICTC>II поль !снным снгнаГIОм )(HÐß 15110T ПОЛНОЙ IJPOB()((Hмостыо Рсзо пансной системы до достижения зад|пшой 9) резонансной частоты, а о контролируемых параметрах вещ(ства судят по уровшо полу(IcHHoc0 сигнала, 421968 фг;;. У 1 ! I аа 2 Составитель Б. Еонпши Редактор T. Рыбалова Техред T. Курилко Корректор Н. Аук Заказ 5582 Изд. 1435 Тираж 678 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. 4, 5 Череповецкая городская типография
