SU1659834A1 - Устройство дл измерени диэлектрических свойств материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерительных устройств входного динамического контрол  диэлектрических параметров ленточных и дисковых носителей информации. Цель изобретени  - повышение точности измерений в динамическом режиме путем обеспечени  требуемой однородности и напр женности переменного электрического пол  в зоне измерений и проведени  преобразований потенциальных сигналов, соответствующих максимальным значени м в точках экстремума калибровочной характеристики датчиков.

Description

zЁ

О

ел ю

00

со

-N

Потенциальные электроды 1 двух идентичных трехэлектродных датчиков соединены с гармоническим генератором 6, измерительные и компенсирующие 2 и 3 электроды соединены с выводами дифференциальных усилителей 7 и 8, выходы которых соединены соответственно через амплитудные детекторы 9 и 10 с входами сумматора 11 и компаратора 12, выход сумматора 11 соединен с входом т гового детектора 13, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразовател  15, выход компаратоИзобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерительных устройств входного и динамического контрол  диэлектрических параметров ленточых, дисковых носителей информации, примен емых в технике магнитной видеозаписи.

Цель изобретени  - повышение точности измерений диэлектрических свойств материала в динамическом режиме активного контрол  путем реализации требуемой однородности и напр женности переменного электрического пол  в зоне измерений, достигаемой особенност ми построени  измерительных датчиков устройства, которые необходимы дл  получени  последующих эффективных преобразовани.й потенциальных сигналов, соответствующих максимальным значени м в точках экстремума калибровочной выходной характеристикой датчиков.

На фиг. 1а, б приведена конструкци  измерительного датчика устройства; на фиг. 2 - структурна  схема устройства; на фиг. 3 - эпюры напр жений, действующих в некоторых точках электрической схемы устройства дл  режима равномерного движени  измерительного датчика в направлении,ортогональном к контролируемой поверхности.

Устройство дл  измерени  диэлектрических свойств материалов включает в себ  два идентичных трехэлектронных измерительных датчика, обьединенных в один блок (фиг. 1), где каждый из них содержит потенциальный 1, измерительный 2 и компенсирующий 3 электроды, заключенные во внешний экран 4 и выполненные в виде тонких металлических дисков равного диаметра , располагающихс  на поверхности пр моугольной пластины 5 из изотропного диэлектрика, Измерительный датчик разме- ,щен так, что его рабочие плоскости, смера 12 соединен с входом одновибратора 14, выход которого соединен с вторым входом т гового детектора 13, а второй выход соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразовател  15, выход которого  вл етс  выходом устройства, причем датчики выполнены в экране 4, соединенном с общей шиной устройства, а электроды датчиков размещены на поверхност х пластины 5 из изотропного материала, которые расположены в параллельных одна другой плоскост х . 3 ил.

щенные одна относительно другой на рассто ние , не превышающее одной дес той части рассто ни  между потенциальным и измерительным электродами, в процессе

измерений равномерно перемещаютс  параллельно поверхности исследуемого материала .

Устройство содержит также генератор 6 гармонических колебаний, первый и второй

дифференциальные усилители 7 и 8, первый и второй амплитудные детекторы 9 и 10, сумматор 11, компаратор 12, пиковый детектор 13, одновибратор 14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, которые соединены между собой следующим образом.

К соединенным между собой потенциальным электродам 1 измерительных датчиков присоединен первый выход генератора 6, второй выход которого соединен с общей

шиной. Измерительные 2 и компенсирующие 3 электроды соединены с входами дифференциальных усилителей 7 и 8, выходы которых соединены через амплитудные детекторы 9 и 10 с входами сумматора 11 и

компаратора 12, соединенными с входами пикового детектора 13 и одновибратора 14 соответственно, Выход пикового детектора 13 соединен с сигнальным входом АЦП 15, вход запуска которого соединен с выходом

одновибратора 14, и вход установки детектора 13 соединен с вторым выходом одно- вибратора 14.

Устройство работает следующим образом .

.С помощью потенциальных электродов 1, подключенных к генератору 6, в пространстве между рабочей плоскостью каждого датчика и контролируемой поверхностью создаетс  переменное электрическое поле. Изменение напр женности этого пол  в зазоре вследствие приближени  исследуемого материала к датчикам приводит к изменению потенциалов по поверхност м

их измерительных электродов 2. Выходные характеристики электростатических датчиков в зависимости от приближени  к ним поверхностей диэлектриков имеют экстремальные значени  (минимумы) потенциала, поэтому электроды 2 на определенных рассто ни х от поверхности диэлектрика принимают эти значени . Вычитание сигналов электродов 2 и 3 и последующее усиление разностного CHI нала с помощью усилителей 7 и 8 позвол ет получить на их выходах максимальные значени  потенциалов в тот момент, когда выходные сигналы датчиков минимальны. Согласно результатам экспериментальных исследований электростатических датчиков сигнал от каждого из них на некотором интервале рассто ний принимает минимальное значение, которое по мере прохождени  датчиком этого рассто ни  остаетс  практически неизменным. Этот интервал дл  рассматриваемых датчиков составл ет примерно одну дес тую часть рассто ни  между центрами потенциального 1 и измерительного 2 электродов одного из датчиков.

Таким образом, в момент нахождени  обоих датчиков в пределах указанного интервала рассто ний их сигналы окажутс  равными (фиг. За) и выходное напр жение сумматора 11 (фиг. 36) будет пропорционально сумме напр жений, действующих на его входах, а на выходе компаратора 12 по витс  импульс (фиг. Зв), передний фронт которого будет соответствовать моменту совпадени  потенциалов электрода 2. Од- новибратор 14, запускаемый импульсом компаратора 12, вырабатывает собственный импульс (фиг, Зг) требуемой длительности , поступающий на вход запуска аналого-цифрового преобразовател  15. На информационном входе последнего в этот момент действует измер емое напр жение, величина которого зафиксирована с помощью пикового детектора 13, Режим запоминани  детектора 13 устанавливаетс  импульсом с выхода одновибратора 14, поступающего на вход установки пикового детектора 13, в течение его длительности (фиг. Зд).

Выходное напр жение устройства представл етс  на выходе аналого-цифрового преобразовател  15 в виде-двоичного кода, соответствующего определенному значению диэлектрической проницаемости.

Все узлы функциональной электрической схемы предлагаемого устройства (фиг. 2) могут быть построены по типовым радиотехническим схемам с применением интегральных микросхем.

Блок датчиков представл ет собой металлический корпус, играющий одновременно роль экрана, внутри которого размещены электростатические датчики (фиг. 1 и 2), могущие перемещатьс  один относительно другого и точно фиксироватьс  в любом

положении. Задние величины смещени  рабочих плоскостей датчиков осуществл етс  с помощью незаземленной металлической пластины (так как в данном случае металл можно рассматривать как диэлектрик с

0 диэлектрической проницаемостью Ј-, а интервал рассто ни , при прохождении которого минимальные значени  потенциалов измерительных электродов не мен ютс ,  вл етс  самым узким.

5 Применение устройства, например, в аппаратуре входного контрол  ленточных носителей информации, в САР видеомагнитофонов или ФЭПИНС (содержащих схожие кинематические узлы ЛПМ, от качества и

Claims (2)

1. 0 надежности работы которых в определенной мере завис т как уровень технико-эксплуатационных параметров, так и срок службы самих носителей записи) обеспечивает заметное повышение качества реги5 страции и воспроизведени  данных. Прецизионный бесконтактный контроль диэлектрических параметров носителей информации , осуществл емый в активном динамическом режиме, достигаетс  (в срав0 нении с известным устройством) без заметного усложнени  и удорожани  устройств. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  диэлектрических свойств материалов, содержащее

   5 два идентичных трехэлектродных измерительных датчика, потенциальные электроды которых соединены между собой, а также с выходом генератора гармонических колебаний , второй выход которого соединен с

   0 общей шиной, измерительные и компенсирующие электроды каждого из датчиков соединены соответственно с входами первого и второго дифференциальных усилителей, выходы которых соединены соответственно

   5 с входами первого и второго амплитудных детекторов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений в динамическом режиме активного контрол , в него введены сумматор, компаратор, пико0 вый детектор, одновибратор и аналого-цифровой преобразователь, причем выход первого амплитудного детектора соединен с входами сумматора и компаратора, вторые входы которых соединены с выходом второ5 го амплитудного детектора, выход сумматора соединен с входом пикового детектора, выход которого соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразовател , выход компаратора соединен с входом одновибратора , выход которого соединен с

   входом запуска аналого-цифрового преобразовател , выход которого  вл етс  выходом устройства, второй выход одновиб- ратора соединен с входом установки пикового детектора, причем электроды каждого из измерительных датчиков размещены в экране, соединенном с общей шиной, на параллельных друг другу Плоскост х, рассто ние между которыми не превышает одной дес той части рассто ни  между

   Фиг. г

   0

   центрами потенциального и измерительного электрода датчика.
2. 2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что электроды каждого из измерительных датчиков выполнены в виде тонких токопровод щих дисков с равными диаметрами и размещены на поверхност х пр моугольных диэлектрических пластин из изотропного материала.

   А-А