PL53936B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.XI.1967 53936 MKP G Ol r, WtELNIA] L™5 ¦"••¦uh* i*** Twórca wynalazku: mgr inz. Jan Srzednicki Wlasciciel patentu: Zaklady Wytwórcze Podzespolów Telekomunikacyj¬ nych TELPOD, Kraków (Polska) Odchylowy mostkowy miernik wspólczynnika strat dielektrycznych Przedmiotem wynalazku jest odchylowy most¬ kowy miernik przeznaczony do szybkich pomia- tów wspólczynnika strat dielektrycznych konden¬ satorów o znacznie rózniacych sie pojemnosciach.Pomiary wspólczynnika strat dielektrycznych przy malej czestotliwosci przeprowadza sie naj¬ czesciej za pomoca metod mostkowych. Ogólnie mozna podzielic metody mostkowe na zerowe i odchylowe. Metody zerowe zapewniaja dobra dokladnosc pomiaru lecz wymagaja zastosowania drogiej i skomplikowanej aparatury, jesli równo¬ wazenie ma odbywac sie nie recznie a w sposób •automatyczny. Dokladnosc mostkowych mierników odchylowych jest wprawdzie z reguly gorsza od dokladnosci mostków wykorzystujacych zerowa metode pomiaru, ale metody odchylowe umozli¬ wiaja! szybsze przeprowadzenie pomiaru. Ta ostat- jiia cecha ma szczególnie wazne znaczenie w ma¬ sowej kontroli przemyslowej. Ponadto w pomia¬ rach wspólczynnika strat nie jest wymagana duza dokladnosc pomiaru, która jest glówna zaleta me¬ tody zerowej. Dla wiekszosci przypadków blad pomiarowy 10°/o uwazany jest za dostatecznie ma¬ ly. W znanych przyrzadach wykorzystujacych od- ^chylowa mostkowa metode pomiaru wspólczynni¬ ka strat napiecie wyjsciowe mostka jest wzmac¬ niane przez wzmacniacz a nastepnie doprowadzone jest do detektora fazowego. Detektor fazowy jest -czuly tylko na skladowa bierna, albo tylko na .skladowa czynna wyjsciowego napiecia mostka, 10 15 20 25 30 zaleznie od typu zastosowanego mostka. Tak np. w mostku przedstawionym na fig. 1 oznaczajac Ca przez n stosunek pojemnosci — porównywanych Cb kondensatorów tzn. -t » otrzymamy przyblizona wartosc skladowej biernej Jm(02) wyjsciowego napiecia mostkowego Jm (02) ^ Uj 7-7-: (tg&a — tg&b) (2) (n+D2 gdzie Ui i XJ2 sa odpowiednio napieciami zasila¬ jacymi i wyjsciowymi mostka, a tgoa i tg6b wspól¬ czynnikami strat kondensatorów mostka. Z wzoru (2) wynika, ze czulosc ukladu, zalezna od wyraze- n nia —;—TT jest dostatecznie stala, gdy wzgledna (n+1)2 róznica pojemnosci kondensatora badanego i wzor¬ cowego waha sie w granicach ±20°/o. Dla wielu przypadków taki zakres zmian pojemnosci spraw¬ dzanych kondensatorów jest wystarczajacy, je¬ dnakze nie zawsze moze byc on ze wzgledów po¬ miarowych wykorzystany. Na przeszkodzie stoi zbyt duza skladowa czynna wyjsciowego na pie¬ cia mostka, proporcjonalna do wzglednej róznicy pojemnosci. Wartosc tej skladowej moze byc znacznie wieksza od wartosci skladowej biernej, co moze powodowac duze bledy pomiarowe na¬ wet przy nieznacznych znieksztalceniach fazowych 5393653936 wzmacniacza, a tafcie moze to prowadzic do prze- sterowania ukladu wskaznikowego przyrzadu.Skladowa czynna wyjsciowego napiecia mostka mozna kompensowac jednym ze sposobów stoso¬ wanych w mostkowych metodach zerowych. Stad tez uklady takie zawierajace zwykle wiele ele¬ mentów mechanicznych i elektromechanicznych maja podobne wady jak wspomniane wyzej auto¬ matycznie równowazone mostki pomiarowe. Rów¬ nowazenie mostka dla skladowej czynnej moze tal*£e odbywac sie przy pomocy elementów elek- %Jtronicznych. Wtedy polega ono na wprowadzaniu dodatkowego napiecia kompensujacego skladowa czynna do ukladu mostkowego lub do wzmacnia- v cza ~ napiecia wyjsciowego mostka. To napiecia : kompensujace jest dostarczane przez wzmacniacz • o wzmocnieniu regulowanym, zaleznym od napie- I cia otrzymywanego z detektora fazowego czulego na skladowa ceynna napiecia wyjsciowego mostka.- Glówn^T wada przyrzadów pracujacych wedlug tej zasady jest wprowadzanie dodatkowych bledów pomiaru, wynikajacych z wplywu znieksztalcen fazowych wzmacniacza o regulowanym wzmocnie¬ niu. Bledy te sa tym wieksze, im wieksze sa zmia¬ ny skladowej czynnej proporcjonalne do zmian pojemnosci.Celem wynalazku jest stworzenie ukladu umo¬ zliwiajacego odchylowe pomiary wspólczynnika strat kondensatorów, których pojemnosci moglyby znacznie róznic sie miedzy soba np. w stosunku 1 :3 i wiekszym. Blad pomiarowy spowodowany tymi zmianami pojemnosci sprawdzanego konden¬ satora winien byc przy tym stosunkowo maly.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie ukla¬ du utrzymujacego stala czulosc napiecia mostka, znacznie niezalezna od pojemnosci sprawdzanych kondensatorów oraz przez kompensacje skladowej czynnej wyjsciowego napiecia mostka przy pomo¬ cy dodatkowego ukladu wysokiej czestotliwosci.Istota wynalazku jest przylaczenie generatora zasilajacego mostek nie bezposrednio do wezlów mostka lecz za posrednictwem wzmacniacza, w którego obwodzie sprzezenia zwrotnego znajduja sie pojemnosciowe galezie mostka. W ten sposób zrealizowano uklad o stalej czulosci napieciowej.Natomiast kompensacje skladowej czynnej uzy¬ skano przez wlaczenie w galaz oporowa mostka zaróweczki wolframowej podgrzewanej pradem wysokiej czestotliwosci, którego wartosc jest sa¬ moczynnie regulowana za pomoca ukladu elektro¬ nicznego.Wynalazek zostanie blizej omówiony na podsta¬ wie rysunków, gdzie fig. 1 przedstawia mostek uzywany zwykle w odchylowych pomiarach wspól¬ czynnika strat, a fig. ? przedstawia blokowy sche¬ mat miernika wedlug wynalazku.Mostek pomiarowy zawiera kondensatory Ca i Cb oraz oporniki R! i R2. Opornikiem R2 jest zaróweczka wolframowa. Wzmacniacz Wl wyjs¬ ciowego napiecia mostka i detektor fazowy DF1 wraz z woltomierzem V stanowia zespól czlonów elektronicznych stosowanych w mostkowych po¬ miarach odchylowych. Przesuwnik fazowy PF przesuwa faze o kat 90°, a otrzymane z niego na¬ piecie sluzy do kluczowania detektora fazowego DF2. W ten sposób woltomierz V wskazuje tylko skladowa bierna wyjsciowego napiecia wzmac¬ niacza Wl. Drugi detektor fazowy DF2 jest klu¬ czowany napieciem zgodnym fazowo z napieciem 5 zasilajacym mostek, a zatem uzyskane z niego na¬ piecie jest zalezne tylko od skladowej czynnej wyjsciowego napiecia mostka. Napiecie otrzymane z detektora fazowego DF2 sluzy do regulacji am¬ plitudy generatora * G2 wysokiej czestotliwosci. io Generator G2 jest polaczony poprzez kondensator Cg o malej pojemnosci z zaróweczka R2 mostka.Mostek jest zasilany z generatora Gl za posred¬ nictwem wzmacniacza W2. Do wejscia wzmacnia¬ cza W2 jest takze doprowadzone napiecie ujem- 15 nego sprzezenia zwrotnego odbierane z galezi po¬ jemnosciowej mostka. Opornosci wejsciowe wzmacniaczy Wl i W2 winny byc tak duze, aby przylaczenie ich do wezlów mostka nie powodo¬ walo bledu pomiarowego wiekszego niz na to zez- 20 wala zadana klasa dokladnosci miernika. Mozna tez zmniejszyc ten blad przez wlaczenie pomiedzy wyjscie mostka a wejscia wzmacniaczy Wl i W.2 dodatkowego oddzielajacego wzmacniacza, np. spe¬ cjalnego wtórnika katodowego o bardzo duzej n opornosci wejsciowej.Dzialanie ukladu kompensujacego zmiany czu¬ losci w mierniku wedlug wynalazku polega na uzyskaniu proporcjonalnej zaleznosci miedzy na- (n+1)2 pieciem Vx a wyrazeniem gdyz w takim 30 n przypadku skladowa bierna napiecia tJ2 bedzie niezalezna od zmian pojemnosci. Mozna obliczyc, ze w przyrzadzie wedlug fig. 2 napiecie zasilajace mostek wynosi: 35 Ut = Ug k(n + l) (3) k + n+1 gdzie Ug jest napieciem generatora Gi, a k jest wzmocnieniem wzmacniacza W2. Napiecie Ui ze wzoru (3) zalezy wiec od stosunku n i dla n 10 40 moze w pewnych warunkach w przyblizeniu spel¬ niac zadana zaleznosc. Jesli zatem dla obranego zakresu pojemnosci wyrazonego wartosciami wspólczynnika n: najmniejsza nmin i najwieksza nmax przyjmiemy 45 k £a nmin • nmax (4) to przy nmin 10 oraz ^ 3, blad pomia- n min rowy wynikajacy z niestalosci czulosci moze byc 50 mniejszy od ±l°/fc Wynika stad, ze w mostku miernika wedlug fig. 2 nalezy obrac stosunek pojemnosci wiekszy od 10. Jest przy tym obojetne, czy Ca bedzie kondensatorem wzorcowym a Cb kondensatorem badanym, czy tez bedzie odwrot- 55 nie.Glównym elementem automatycznego równowa¬ zenia mostka dla pojemnosci jest zaróweczka Rj.Opór zaróweczki R2 zalezy od przeplywajacego przez nia pradu wysokiej czestotliwosci i wskutek 60 tego zmienia sie równowaga mostka dla sklado¬ wej czynnej napiecia C2. Np. zmiana skladowej czynnej wynikajaca ze zmniejszenia stosunku po¬ jemnosci n powoduje dodatnia zmiane wyjscio¬ wego napiecia detektora fazowego i wzrost ampli- 6S tudy pradu wysokiej czestotliwosci generatora G2.53936 W wyniku tego wzrasta opornosc zaróweczki R2 i nastepuje równowazenie mostka dla pojemnosci. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe

1. Odchylowy mostkowy miernik wspólczynnika strat dielektrycznych skladajacy sie z mostka pomiarowego oraz ukladu eletkronicznego za¬ wierajacego zespól zasilania mostka pradem zmiennym i zespól wzmacniajacy napiecie wyj¬ sciowe mostka polaczony z detektorami fazo¬ wymi znamienny tym, ze galaz oporowa most¬ ka (R2) przylaczona jest poprzez kondensator (Cg) do generatora (G2) wysokiej czestotliwosci, 10 6 przy czym elektrody ustalajace punkt pracy te¬ go generatora polaczone sa z wyjsciem detek¬ tora fazowego (DF2). Odchylowy mostkowy miernik wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze do galezi oporowej (R2 mostka wlaczona jest zarówka wolframowa. Odchylowy mostkowy miernik wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze zespól zasilania mostka zawiera wzmacniacz (W2), w którego obwód sprzezenia zwrotnego sa wlaczone galezie po¬ jemnosciowe (Ca) i (Cb) mostka, a do wejscia tego wzmacniacza jest doprowadzone napiecie otrzymywane z generatora (Gl). 1 z ^ ¦ "2U fig.I u,Q ^b— - *< 1 { ki 1 -¦ u s ^ i ) | hLc, i 1 1 MO 1 k J tW2L ] G1 I 1 G2 r 1 I r —*-.— PF \ - Dw,t n DF2 \ 1 < | ' f DF1 -j. U± mr fig. 2 PL