Пристрій для вимірювання діелектричних властивостей плодоовочевої продукції

Изобретение относится к хранению плодоовощной продукции. Известен прибор Р5016 (3.455.022 ТО, ОКП42 2194 9102), включающий RC-мост, в одно из плеч которого подключается измеряемый объект, блок питания моста, блок автоматического уравновешивания моста, блок цифровой индикации. Однако, применение этого прибора для анализа "сочных" плодов и овощей (яблок, лука, капусты), на частоте 50 кГц при тангенсе угла потерь - tg ³ 1 , оказывается невозможным. Далее, напряжение, действующее на измеряемом с помощью Р5016 объекте, зависит как от емкости, так и от добротности последнего. При нелинейном характере диэлектрической проницаемости - С это приводит к неоднозначности результатов при измерении емкости. Плодам (овощам) с абсолютно одинаковыми емкостными характеристиками, но различными активными проводимостями будут соответствовать разные показания прибора. В качестве прототипа выбран измеритель CLP типа Е7-13 (гб 2.724.000ТО). Это прибор прямого преобразования измеряемого комплексного сопротивления в комплексное напряжение, из которого затем с помощью фазочувствительного детектора выделяется составляющая, пропорциональпая лишь одному параметру исследуемого объекта (в интересующем нас случае - его емкости). Недостаток аналога, связанный о зависимостью напряжения, прикладываемого к измеряемому объекту, от величин Cx и Rш в полной мере присущ прототипу. Задачей изобретения является усовершенствование устройства для измерения диэлектрических свойств плодоовощной продукции при прогнозировании ее лежкоспособности посредством изменения его конструкции, что приведет к повышению достоверности результатов измерения и за счет этого определяется лежкоспособность плодоовощной продукции. Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения диэлектрических свойств плодоовощной продукции при прогнозировании от лежкоспособности включает формирователь синусоидального напряжения, RC-полумост, одно из плеч которого образовано измеряемой емкостью, а другое - эталонным сопротивлением, усилитель, фазовращатель и последовательно соединенные фазочувствительный детектор, фильтр низких частот и амплитудно-цифровой преобразователь с цифровым индикатором на выходе, согласно изобретению, снабжено разделительным трансформатором, вход которого соединен с формирователем синусоидального напряжения, выход - с усилителем, измерительной емкостью и фазочувствительным детектором, цепью стабилизирующей обратной связи, включенной между выходом усилителя и формирователем синусоидального напряжения и включающей источник опорного напряжения и последовательно соединенные амплитудный детектор и усилитель сигнала рассогласования, при этом последний связан с источником опорного напряжения, а выход амплитудного детектора подключен ко входу амплитудно-цифрового преобразователя, а также устройство снабжено формирователем напряжения прямоугольной формы, установленным, между фазовращателем и фазочувствительным детектором. Технический результат заключается в повышении достоверности результатов измерения диэлектрических свойств плодоовощной продукции при прогнозировании ее лежкоспособности. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Формирователь синусоидального напряжения 1 соединен с понижающим разделительным трансформатором 2, нагруженным на последовательно соединенные эталонное сопротивление 3 и измеряемую емкость 4, общая точка которых соединена с шиной "Земля". Выход РТ 2 со стороны Cx 4 подсоединен к инвертирующему входу масштабного усилителя 5, а выход последнего соединен как с фазовращателем 6, так и с амплитудным детектором 7. Детектор 7 соединен с амплитудно-цифровым преобразователем 8 и с одним из входов усилителя сигнала рассогласования 9, другой вход которого подсоединен к стабилизированному источнику опорного напряжения 10, а выход УСР 9 соединен с ФСН 1. Выход фазовращателя 6 соединен с формирователем напряжения прямоугольной формы 11, а тот - с управляющим входом фазочувствительного детектора 12, сигнальный вход которого соединен с выходом РТ 2 со стороны Ro 3. ФЧД 12 соединен с фильтром низких частот 13, а тот - с сигнальным входом АЦП 8. Генератор тактовых импульсов 14, являющийся составной частью АЦП 8, соединен со входом формирователя 1. Устройство работает следующим образом. ГТИ 14, входящий в состав АЦП 8, выполненного в виде большой интегральной микросхемы, генерирует импульсы частотой 90-110 кГц, по форме близкие к прямоугольным. Эти импульсы не только обеспечивают нормальное функционирование непосредственно АЦП 8, но и служат для раскачки формирователя синусоидального напряжения 1, обслуживающего измерительный РС-полумост 3,4. Благодаря повышенной рабочей частоте (f > 90 кГц) формирователя 1 удается примерно в 3 раза снизить (по сравнению с прототипом) требования к фазовой (угловой) изобретательности ФЧД. Теперь все, встречающиеся на практике случаи, включая и самый неблагоприятный (Cx = 2 нФ, Rш = 50 Ом), соответствуют значениям tg £ 3 . Дальнейшее увеличение частоты (выше 110 кГц) хотя, в принципе, и позволяет улучшить качественные показатели устройства, однако, сопряжено с существенным усложнением его конструкции (переход на более скоростную элементную базу,введение развязок для подавления самовозбуждения на высоких частота х и т.п.), что вряд ли оправдано. Напряжение с выхода ФСН 1 на последовательно соединенные эталонное сопротивление Ro 3 и измеряемую емкость Cx 4 (в качестве Cx выступает датчик, заполненный овощной мякотью) подается через понижающий разделительный трансформатор 2. Общая точка между Ro и C x соединена с шиной "Земля". Напряжение Ux, действующее на Cx 4, подается на вход масштабного усилителя 5, с выхода которого поступает на амплитудный детектор 7 и после детектирования и сглаживания в этом каскаде сравнивается на входе усилителя сигнала рассогласования 9 со стабилизированным постоянным Напряжением Uоп от источника опорного напряжения 10. Своим выходным сигналом УСРЭ воздействует на формирователь 1 таким образом, чтобы напряжение на электродах датчика (на C x 4) при изменении в широких пределах электрических параметров (емкости и проводимости) исследуемого образца поддерживалось на неизменном уровне Ux=Uоп(К у.Кд), где К у - коэффициент усиления усилителя 5, а Кд - коэффициент передачи детектора 7. Иными словами, элементы устройства МУ 5-АД 7-УСР 9 и ИОН 10 образуют цепь обратной связи, стабилизирующую амплитуду напряжения, действующего на измеряемой емкости 4 (на электродах датчика). Одновременное этим сигнал с выхода МУ 5 подается на фазовращатель 6, осуществляющий поворот фазы на угол 90°. Далее следует формирователь напряжения прямоугольной формы 11, преобразующий сдвинутое по фазе синусоидальное напряжение в прямоугольное, типа "меадр", служащее для управления работой фазочувствительного детектора 12. На сигнальный вход ФЧД 12 поступает напряжение с эталонного сопротивления 3, Это напряжение носит комплексный характер, содержит активную и реактивную (емкостную) составляющие, сдвинутые по фазе относительно друга на угол 90°, причем активная составляющая синфазна с Ux. Благодаря тому, что ФЧД 12 управляется напряжением, сдвинутым по фазе на 90° относительно Ux, он пропустит на свой выход только емкостную составляющую сигнала с Ro 3, пропорциональную измеряемой емкости Cx 4. Затем сигнал с выхода ФЧД 12 сглаживается с помощью фильтра низких частот 13 и подается на измерительный вход АЦП 8. В качестве опорного напряжения U o для АЦП 8 используется выходное напряжение АД 7, за счет чего устраняются ошибки измерения, связанные с температурным дрейфом выходного напряжения ИОН 10. Введение обратной связи, стабилизирующей амплитуду напряжения на измеряемой емкости, позволяет устранить влияние нелинейности мякоти плодов (овощей) на результаты измерений, а выбор достаточно высокой рабочей частоты (f~100 кГц) в сочетании с методом фазового детектирования дает возможность определить Cx для всех видов плодоовощной продукции, закладываемой на длительное хранение.