Прилад визначення діелектричної проникності матеріалів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Прилад може бути корисним у радіоаматорській практиці при оцінці діелектричної проникності зразків пластмас, кераміки, інших ізоляційних матеріалів, а також фахівцям та колекціонерам під час ідентифікації та систематизації зразків мінералів. При різноманітності конструкцій ємнісного датчика можна значно розширити можливості пристрою.

Прилад призначений для визначення діелектричної проникності пластмас, мінералів та кераміки та ідентифікації їх за цим параметром. Ідея створення приладу та розробка датчика належать канд. хім. наук Г. Г. Петржику. Пристрій може знайти застосування у радіоаматорів та фахівців, які займаються збиранням, колекціонуванням та обробкою мінералів. Принцип визначення діелектричної проникності заснований на збільшенні ємності датчика при щільному зіткненні його поверхні з шліфованою поверхнею діелектрика (мінералу) та відповідному збільшенні коефіцієнта передачі високочастотного сигналу вимірювального ланцюга з цим ємнісним датчиком.

На рис. 1 показано електричну схему приладу.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

На транзисторі VT1, котушці індуктивності L2, конденсаторах С1-С3 та резисторах R1-R3 зібрано генератор гармонійних коливань із частотою близько 2,5 МГц. З виходу генератора сигнал надходить на один електрод гребінчастої структури ємнісного датчика В1. З іншого подібного електрода сигнал, що наводиться через ємність датчика, надходить на детектор, виконаний на діоді VD1 і інтегруючої RC-ланцюга R10C9. Цей детектор відрізняється відносно низьким вхідним опором і тому мало схильний до ВЧ наведень і перешкод. Мінімізації наведень від мережі на датчик служить і дросель L3, що представляє для низьких частот мінімальний опір. Випрямлену напругу на вході аналого-цифрового перетворювача майже пропорційно діелектричної проникності підкладки датчика та розташованого на датчику зразка матеріалу. АЦП з 3,5-розрядним цифровим РК індикатором (HG1) виконує роль мілівольтметра. Інвертор на транзисторі VT2 створює сигнал, необхідний висвічування точки між другим і третім знаками індикатора. Максимальне значення діелектричної проникності, яке показується індикатором, дорівнює 19,99.

Живлення приладу - автономне від батареї Корунд або акумуляторної батареї на напругу 9 В (наприклад, Ніка, 7Д-0125Д).

На рис. 2 представлений ескіз конструкції вимірювача діелектричної проникності з ємнісним датчиком, який розташований зовні пластмасового корпусу розмірами 80x70x35 мм, використаного автором від антенного підсилювача (ТАУ-1). Другий варіант конструкції відрізняється від показаного на рис. 2 тим, що датчик розташований з протилежної сторони індикатору. У цьому випадку прилад зручно накладати на великий масив ідентифікованого мінералу зверху.

Рис. 2

Всередині корпусу приладу розташовані батарея живлення та друкована плата з іншими елементами пристрою – з одного боку плати, та РК індикатор – з іншого. Для індикатора та датчика у корпусі вирізані прямокутні отвори відповідних розмірів. Отвори для регулювання підстроювальних резисторів повинні бути доступні та розташовані так, щоб при калібруванні не заважати розташуванню зразка на поверхні датчика та спостереженню за показаннями.

Пластина ємнісного датчика В1 виконана з однобічно фольгованого склотекстоліту з витравленими або вирізаними з металізації обкладками з шириною провідників і проміжків між ними 0,8...1 мм при ширині "гребінок" 8...10 мм. Датчик прикріплений до корпусу потайними гвинтами М2,5 на ізоляційних втулках заввишки 8...10 мм. Можливі інші варіанти кріплення датчика. Всередині корпусу між датчиком та електронним блоком на відстані не ближче 10 мм потрібно помістити електричний екран із бронзової або мідної фольги для зменшення впливу рук на показання при калібруванні та вимірюванні. Провіди, що з'єднують датчик із пристроєм, та головки гвинтів не повинні виступати над гребінцями. Накладений на датчик зразок досліджуваного матеріалу повинен закривати всю поверхню гребінки.

Коливальний контур генератора виконаний на основі дроселя ДПМ-0,1 (L2) та конденсаторів С2, С3. Котушка зв'язку L1 має 20 витків дроту ПЕЛШО 0,15, намотаного поверх котушки дроселя. Такий же дросель використаний як індуктивність L3.

Конденсатори С1-С3, С7, С9, С11, С12 - слюдяні, керамічні термостабільні групи ТКЕ (тобто крім Н10-Н90) або плівкові групи К73; С5, С8 – теж керамічні.

Замість діода Д9Е можна використовувати інший германієвий – наприклад, Д18, ГД503А.

Перед початком вимірювань прилад необхідно відкалібрувати, для чого, включивши живлення, за допомогою підстроєних резисторів R4, R7, виведених в отвори в корпусі для регулювання під шліц, добиваються показань індикатора, відповідних відносної діелектричної проникності повітря еr = 1 і зразка матеріалу з відомим еr. Напруга постійного струму на виході детектора має бути в межах, достатніх для встановлення підстроювальним резистором R4 показань індикатора в трьох розрядах - 1,00. Потім, приклавши щільно до датчика гладку (шліфовану) поверхню зразка матеріалу з відомою діелектричною проникністю, що має невеликий розкид (наприклад, гетинакс - його еr = 5), за допомогою підстроювального резистора R7 виставити показання РК індикатора відповідно до значення діелектричної проникності обраного калібрувального матеріалу. Повторюючи калібрування підстроюванням резистора R4, домагаються уточнення показань, що відповідають значенням діелектричної проникності повітря і зразка, що використовується. Поверхні ідентифікованих матеріалів, що мають площу торкання менше розмірів датчика, повинні бути однаковими за товщиною та площею із зразком, що використовується для калібрування. В інших умовах і задачах датчик може мати іншу конструкцію, обумовлену формою, розмірами та фізичним станом зразків.

Як матеріали калібрувального зразка можна також рекомендувати полістирол, оргскло, мармур (у таблиці вказано значення відносної діелектричної проникності твердих діелектричних матеріалів, що використовуються, зокрема, в радіотехніці та електроніці). Для зазначених розмірів ємнісного датчика товщина діелектрика, що досліджується, повинна бути не менше 5 мм, інакше реальне значення параметра виявиться заниженим.

Приладом фактично проводять відносні вимірювання, порівнюючи діелектричні властивості відомого діелектрика та зразка матеріалу, що досліджується. Чим ближче вони за значенням параметра, що оцінюється, тим менше похибка у вимірі параметра; близькі розміри та просушування зразків також сприяють підвищенню точності показань.

Автор: Л.Компаненко, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Самовідновлюваний вічний комп'ютер 20.04.2015 Управління перспективних досліджень та розробок при Міністерстві оборони США (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA) анонсувало проект з розробки обчислювальної системи, здатної залишатися актуальною у технологічному плані не менше 100 років без оновлення програмного забезпечення, повідомляє ZDNet. Проект під назвою Building Resources Adaptive Software Systems (BRASS) триватиме чотири роки. Його учасники присвятять час визначенню вимог до апаратних, програмних ресурсів та даних, необхідних для забезпечення тривалого життєвого циклу системи. В рамках проекту DARPA планує зробити прорив у конструкції та методах впровадження програмних комплексів, наділених здатністю динамічно адаптуватися до змін у ресурсах, від яких вони залежать, та середовищах, у яких вони функціонують. "Технології безперервно розвиваються. І дуже часто відбувається так, що зміни в бібліотеках, форматах даних, протоколах, вхідних параметрах та моделях компонентів змінюють поведінку програмного забезпечення, - пояснив керівник проекту доктор наук Суреш Джаганатан (Suresh Jagannathan). - Нездатність гнучко адаптуватися до нових умовам функціонування знижує продуктивність, перешкоджає розвитку інфраструктури кібербезпеки та підвищує ризик того, що доступ до важливої ​​цифрової інформації буде втрачено, оскільки програмне забезпечення, що генерує та інтерпретує дані, застаріє”. У DARPA пояснили, що вони планують наділити програмні алгоритми здатністю трансформуватися та адаптуватися до змін самостійно, без необхідності залучати програмістів.

Інші цікаві новини:

▪ Одяг вбиває планету

▪ Комаряний укол

▪ Радіометр на пожежі

▪ Позаземні галактичні хіральні молекули

▪ Червоне вино прискорює спалювання жиру у печінці

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Комп'ютерні пристрої. Добірка статей

▪ стаття Чайковський Петро Ілліч. Знамениті афоризми

▪ стаття Як Тихий океан отримав свою назву? Детальна відповідь

▪ стаття Кругоріз-універсал. Домашня майстерня

▪ стаття Усунення миготіння люмінесцентної енергозберігаючої лампи. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Переклад AWG до системи СІ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024