SU1132236A1 - Bridge for measuring complex conductivity components - Google Patents

Bridge for measuring complex conductivity components Download PDF

Info

Publication number
SU1132236A1
SU1132236A1 SU813338261A SU3338261A SU1132236A1 SU 1132236 A1 SU1132236 A1 SU 1132236A1 SU 813338261 A SU813338261 A SU 813338261A SU 3338261 A SU3338261 A SU 3338261A SU 1132236 A1 SU1132236 A1 SU 1132236A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
variable capacitor
terminal
resistor
bridge
Prior art date
Application number
SU813338261A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Федорович Кугаевский
Вячеслав Викторович Орехов
Original Assignee
Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола filed Critical Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола
Priority to SU813338261A priority Critical patent/SU1132236A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1132236A1 publication Critical patent/SU1132236A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ, содержащий генератор напр жени  высокой частоты, указатель равновеси , первый вьшод которого соединен с общей шиной, одинарную Т-образную схему , состо щую из первого конденсатора переменной емкости, включенного в. поперечное плечо, первый вывод которого подсоединен к общей шине, за жимов дл  подключени  объекта измерени , включенных параллельно первому конденсатору переменной емкости, резистора , включенного в одно продольное плечо Т-образной схемы, катушки индуктивности, включенной в другое продольное плечо, один вывод которой соединен с вторым выводом первого конденсатора переменной емкости и с одним выводом резистора, другой вывод которого подсоединен к второму выводу указател  равновеси , второго конденсатора переменной емкости, включенного в продольную ветвь параллельно резистору и катушке индуктивности , и повторитель напр жени , вход которого подсоединен параллель но поперечному плечу, 6 т л и ч ающ и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , выход повторител  напр жени  включен между одним выводом генератсфа напр жени  высокой частоты, другой вывод которого подсоединен к общей шине, и другим выводом катушки индуктивности.BRIDGE FOR MEASURING COMPONENTS OF COMPLEX CONDUCTIVITY, containing a high-frequency voltage generator, an equilibrium pointer, the first output of which is connected to a common bus, a single T-shaped circuit consisting of the first variable capacitor included in the. transverse arm, the first output of which is connected to the common bus, presses for connecting a measurement object connected in parallel with the first variable capacitor, a resistor connected to one longitudinal shoulder of the T-shaped circuit, an inductance connected to another longitudinal shoulder of which one output is connected with the second output of the first variable capacitor and with one output of the resistor, the other output of which is connected to the second output of the equilibrium indicator, the second variable capacitor, on A longitudinal branch parallel to the resistor and inductance coil, and a voltage follower, the input of which is connected parallel to the transverse arm, 6 tons of power, and so that, in order to improve the measurement accuracy, the output of the voltage follower is connected between one output a high-frequency voltage generator, another terminal of which is connected to the common bus, and another terminal of the inductor.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, конкретно к измерению комплексных величин и .их параметров, и может быть использовано , например, в устройствах дл  измерени  электромагнитных характеристик материалов на высоких частотах. Известны одинарные Т-образные уравновешиваемые мостовые схемы дл  измерени  составл ющих комплексного иммитанса образцов материалов и их параметров на высоких частотах, в которых активную составл ющую измер емого образца, а часто одновременно и реактивную составл ющую измер ют либо по изменению величины сопротивлени  переменного резистора, пред ставл ющего собой многодекадный мага зин активных проводимоетей, либо по изменению величины емкости переменно го конденсатора, причем схемы, в которых регулируемыми элементами  вл ютс  только конденсаторы,- обладают большими возможност ми, так как позвол ют производить измерение на более высоких частотах и с меньшими погрешност ми ClJ. Недостатком таких мостовых схем  вл етс  отсутствие возможности компенсации паразитных остаточных параметров элементов плеч моста во всем частотном диапазоне измерени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  мост, содержащий генератор напр же.ни  высокой частоты, указатель равновеси , первый вывод которого соединен с общей щиной, одинарную Т-образную схему, состо щую из конденсатора переменной емкости, включенного в поперечное плечо, первый вьшод которого подсоединен к общей шине, зажимов дл  подключени  объекта измерени , включенных параллельно конденсатору переменной емкости, резистора , включенного в одно продольное плечо Т-образной схемы, катушки индуктивности , включенной в другое продольное плечо, первый вьшод которой соединен с одним вьшодом генератора напр жени  высокой частоты, а второй вывод - с вторым выводом конденсатора переменной емкости и с одним выводом резистора, другой вьтод которого подсоединен к второму выводу указател  равновеси , второго конденсатора переменной емкости, включенного в продольную ветвь параллельно резистору и катушке индук1 6 тивности, и повторитель напрлжени , вход которого подключен параллечьно поперечному плечу, а выход - последовательно с генератором напр жени  высокой частоты. Схема реализует метод двух уравновешиваний: при разомкнутых зажимах и при включении измер емого объекта, а введение повтори-тел  напр жени  позвол ет скомпенсировать паразитное сопротивление потерь катушки индуктивности 2. Недостатками известного моста  вл ютс  Невозможность компенсации паразитного остаточного сопротивлени  потерь катушки индуктивности во всем частотном диапазоне работы моста изза самовозбуждени  ввиду преобладани  действи  положительной обратной св зи и невыполнение услови  непосредственного заземлени  генератора напр жени  высокой частоты, объекта измерени  и указател  равновеси , что приводит к необходимости применени  экранированных трансформаторов и симметрирующих цепей, увеличивает вли ние емкостных утечек (особенно при осуществлении регулировок) и, наконец, накладывает жесткие требовани  на работу оператора. Все это сказываетс  на точности измерений, особенно малых образцов материалов на высоких частотах, и  вл етс  существенным недостатком прототипа, ограничивающим его широкое применение. Цель изобретени  - повьш1ение точности измерений комплексной проводимости , особенно малых образцов материалов на высоких частотах одинарной Т-образной мостовой схемой с отсчетом составл ющих по изменению емкостей . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в мосте дл .измерени  составл ющих комплексной проводимости, содержащем генератор напр жени  высокой чах:тоты, указатепь равновеси , первый вывод которого соединен с общей шиной, одинарную Т-образную схему, состо щую из первого конденсатора переменной емкости, включенного в поперечное плечо, первый вывод которого подсоединен к общей шине, зажимов дл  подключени  объекта измерени , включенных параллельно первому конденсатору переменной емкости, резистора , включенного в одно продольное плечо Т-образной схемы, катушки индуктивности , включенной в другое продольное плечо, один вывод которой соединен с вторым выводом первого конденсатора переменной емкости и с одним выводрм резистора, другой вывод которого подсоединен к второму выводу указател  равновеси , второго конденсатора переменной емкости, включенного в продольную ветвь параллельно резистору и катушке индуктивности , и повторитель напр жени , вход которого подсоединен параллельно поперечному плечу, выход повторител  напр жени  включен между одним выводом генератора напр жени  высокой частоты, другой вывод которого подсоединен к общей шине, и другим выводом катушки индуктивности. На чертеже приведена электрическа  схема предлагаемого моста. Мост содержит генератор 1 напр жени  высокой частоты, конденсатор переменной емкости (С), служащий дл  уравновешивани  и отсчета по реактивной составл ющей измер емого образца, резистор 3(R), катушку 4 и дуктивности (L,t), конденсатор 5 пе ременной -емкости, служаш й дл  урав новешивани  и отсчета по активной составл ющей tCj), повторитель 6 напр жени . (ПН), индикатор 7, зажимы 8 дл  подключени  объекта 9 измерени  Мост дл  измерени  составл ющих комплексной проводимости работает следующим образом. Напр  сение от генератора 1 поступает на Т-образную цепь, состо щую из резистора. 3, катушки .4 индуктивности и двух конденсаторов 2 и 5 переменной емкости. Вход повторител  6 напр жени  подключаетс  параллельно конденсатору 2 переменной емкости, а выход - последовательно с генерато ром 1 напр жени  высокой частоты. Ин дикатор 7 баланса схемы включаетс  на выход Т-образной цепи, а объект 9 измерени  - параллельно конденсатору 2 переменной емкости. Уравновешивают схему дважды: без образца, т.е. при разомкнутых зажимах 8-8 (холостой ход), и с образцом конденсаторами 2 И 5 переменной емкости по нулевым показани м индикатора 7. Данные дл  расчета реактивной составл ющей отсчитьюают по лимбу конденсатора 2 переменной емкости, активной составл ющей - по лимбу конденсатора 5 переменной емкости, а расчет осуществл етс  либо с использованием формул либо непосредственно по лимбам конденсаторов 2 и 5, которые в этом слу чае должны быть отградуиропаны в определенных единицах измерени , в зависимости от характера измер емой проводимости. Мост такого типа, как и другие Т-образные уравновешиваемые структуры , относ т к устройствам с узлом уравновешивани  токов. -В момент равновеси , когда ток через индикатор 7 равен нулю, потенциал точки 10 индикатора моста оказываетс  равным потенциалу земпи, что равносильно тому, что конденсатор 5 переменной емкости и резистор 3 заземп ютс , причем последний подключаетс  параллельно конденсатору 2 переменной емкости на вход ПН 6. Если при этом сопротивление резистора 3 и емкость ко1зденсатора 2 переменной емкости выбраны так, что дл  всех частот измерени  выполн етс  неравенство R« JtOCi +Jbx где gjj -. активна  составл юща  проводимости; реактивна  составл юща  прюводимости (что особенно характерно дл  малых образцов материалов), To ток Iv, протекающий по катушке 4 индуктивности, замыкаетс  в основном через сопротивление резистора 3 ( 1ц Ц ), падение напр жени  на котором через ПН 6 суммируетс  с напр жением питани  моста. Напр жение на выходе ПН 6 определ етс  выражением UnK Knii-R, (2) . общее уравнение дп  напр жени  цепи компенсации, при условии, что внутреннее сопротивление генератора настолько мало, что им можно пренебречь с достаточно высокой степенью точности, примет вид Oo+UnHSl,(r+Ju)UR), где Uo - напр жение генератора высокой частоты; Кп - коэффициент передачи повторител  напр жени  (). Подставив значение Опн уравнени  (2) в (3), после некоторого преобразовани  определим значение тока, протекающего в этой цепи, иThe invention relates to electrical measuring equipment, specifically to the measurement of complex quantities and their parameters, and can be used, for example, in devices for measuring the electromagnetic characteristics of materials at high frequencies. Single T-shaped balanced bridge circuits are known for measuring the complex immittance components of material samples and their parameters at high frequencies, in which the active component of the sample being measured, and often simultaneously the reactive component, is measured by changing the resistance value of the variable resistor which is a multi-decade shop of active conductors, or by changing the value of the capacitance of a variable capacitor, and the circuits in which the adjustable elements are nly capacitors - possess more potent, have been allowed to make the measurement at higher frequencies and with smaller error E ClJ. The disadvantage of such bridge circuits is the inability to compensate for the parasitic residual parameters of the elements of the bridge arms in the entire frequency range of measurement. The closest to the proposed technical entity is a bridge containing a generator for a high frequency, an equilibrium pointer, the first output of which is connected to a common length, a single T-shaped circuit consisting of a variable capacitor included in the transverse arm, the first The transmitter of which is connected to a common busbar, terminals for connecting a measurement object, connected in parallel with a variable capacitor, a resistor included in one longitudinal arm of a T-shaped circuit, an inductance coil, to the other longitudinal arm, the first one of which is connected to one end of a high-frequency voltage generator, and the second output to the second output of a variable capacitor and one terminal of a resistor, the other to which is connected to the second output of the equilibrium indicator, the second variable capacitor, included in the longitudinal branch parallel to the resistor and inductor coil, and a repeater, the input of which is connected parallel to the transverse arm and the output in series with the generator voltage high frequency The scheme implements the method of two balancing: when the terminals are open and when the measured object is switched on, and the introduction of a repeater voltage compensates for the parasitic loss resistance of the inductor 2. The disadvantages of the known bridge are the Impossibility of compensating the residual inductance parasitic loss in the entire frequency range operation of the bridge due to self-excitation due to the predominance of positive feedback and the failure of the condition of direct grounding for generators high frequency voltage, the measurement object and the pointer equilibrium, which leads to the necessity of the use of baluns and transformers shielded circuit that increases the effect of capacitive leakage (especially when implementing adjustments), and finally, imposes stringent requirements on the operator's work. All this affects the accuracy of measurements, especially of small samples of materials at high frequencies, and is a significant disadvantage of the prototype, limiting its widespread use. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements of complex conductivity, especially of small samples of materials at high frequencies with a single T-shaped bridge circuit with a reading of the components according to changes in capacitances. The goal is achieved by the fact that in a bridge for measuring the components of complex conductivity, which contains a high voltage generator: tota, an equilibrium indicator, the first output of which is connected to a common bus, a single T-shaped circuit consisting of a first variable capacitor, connected to the transverse arm, the first terminal of which is connected to the common bus, clamps for connecting the measurement object connected in parallel with the first variable capacitor, a resistor connected to one longitudinal arm T -shaped circuit, an inductor included in another longitudinal arm, one output of which is connected to the second output of the first variable capacitor and one output resistor, the other output of which is connected to the second output of the equilibrium indicator, the second variable capacitor connected in the longitudinal branch in parallel a resistor and an inductor, and a voltage follower, the input of which is connected parallel to the cross-arm, the output of the voltage follower is connected between one output of the generator voltage of high frequency, the other terminal of which is connected to the common bus, and the other terminal of the inductor. The drawing shows the electrical circuit of the proposed bridge. The bridge contains a high-frequency voltage generator 1, a variable capacitor (C) used to balance and read the reactive component of the sample to be measured, a resistor 3 (R), a coil 4 and a capacitor (L, t), a variable capacitor 5 the capacitance, which serves to equalize and read over the active component tCj), the repeater 6 voltage. (PN), indicator 7, clips 8 for connecting the measuring object 9. The bridge for measuring the components of complex conductivity works as follows. The voltage from generator 1 goes to a T-shaped circuit consisting of a resistor. 3, .4 inductor coil and two variable capacitors 2 and 5. The input of the voltage follower 6 is connected in parallel with the variable capacitor 2, and the output in series with the high frequency voltage generator 1. The balance circuit indicator 7 is switched on to the output of the T-shaped circuit, and measurement object 9 is parallel to the variable capacitor 2. Balance the circuit twice: without a sample, i.e. with open terminals 8-8 (idle), and with a sample of capacitors 2 and 5 of variable capacitance according to zero indicator 7. Indicators for calculating the reactive component are counted on the limb of the variable capacitor 2, the active component - on the limb of the variable capacitor 5 capacitance, and the calculation is carried out either using the formulas or directly on the limbs of capacitors 2 and 5, which in this case must be graded in certain units, depending on the nature of the measured conductivity. A bridge of this type, like other T-shaped balanced structures, refers to devices with a current-balancing node. -At the equilibrium moment, when the current through the indicator 7 is zero, the potential of the point 10 of the bridge indicator is equal to the potential of Zempi, which is equivalent to the fact that the variable capacitor 5 and the resistor 3 are copied, the latter being connected in parallel to the variable capacitor 2 at the input of the PN 6 If, in this case, the resistance of the resistor 3 and the capacitance of the variable-capacitance condenser 2 are selected so that for all measurement frequencies the inequality is fulfilled R "JtOCi + Jbx where gjj -. conductivity component is active; reactive component of ductility (which is especially typical for small samples of materials), To the current Iv flowing through the inductor 4 is closed mainly through the resistance of resistor 3 (1c C), the voltage drop across which through PN 6 is summed with the voltage of the bridge . The voltage at the output of the PN 6 is determined by the expression UnK Knii-R, (2). the general equation dp voltage compensation circuit, provided that the internal resistance of the generator is so small that it can be neglected with a sufficiently high degree of accuracy, takes the form Oo + UnHSl, (r + Ju) UR), where Uo is the voltage of the high frequency generator ; Kn is the voltage follower transfer ratio (). Substituting the value Opn of equation (2) into (3), after some conversion, we determine the value of the current flowing in this circuit, and

Claims (1)

МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ, содержащий генератор напряжения высокой частоты, указатель равновесия, первый вывод которого соединен с общей шиной, одинарную Т-образную схему, состоящую из первого конденсатора переменной емкости, включенного в поперечное плечо, первый вывод которого подсоединен к общей шине, зажимов для подключения объекта измерения, включенных параллельно первому конденсатору переменной емкости, резистора, включенного в одно продольное плечо Т-образной схемы, катушки индуктивности, включенной в другое продольное плечо, один вывод которой соединен с вторым выводом первого конденсатора переменной емкости и с одним выводом резистора, другой вывод которого подсоединен к второму выводу указателя равновесия, второго конденсатора переменной емкости, включенного в продольную ветвь параллельно резистору и катушке индуктивности, и повторитель напряжения, вход которого подсоединен параллельно поперечному плечу, ό т л и ч а'ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, выход повторителя напряжения включен между одним выводом генератора напряжения высо- , кой частоты, другой вывод которого подсоединен к общей шине, и другим выводом катушки индуктивности.A BRIDGE FOR MEASURING COMPONENTS OF COMPLEX CONDUCTIVITY, comprising a high-frequency voltage generator, an equilibrium indicator, the first terminal of which is connected to a common bus, a single T-shaped circuit consisting of a first variable capacitor connected to the transverse arm, whose first terminal is connected to a common bus, clamps for connecting the measurement object connected in parallel with the first capacitor of variable capacitance, a resistor included in one longitudinal arm of the T-shaped circuit, an inductor, including to the other longitudinal arm, one terminal of which is connected to the second terminal of the first variable capacitor and one terminal of the resistor, the other terminal of which is connected to the second terminal of the equilibrium indicator, the second variable capacitor connected to the longitudinal branch parallel to the resistor and inductor, and a repeater voltage, the input of which is connected parallel to the transverse arm, so that in order to increase the accuracy of measurement, the output of the voltage follower is connected between one by the water of a high-frequency voltage generator, the other terminal of which is connected to a common bus, and the other terminal of the inductor. со сwith GO Г© t©GO G © t © GO >GO>
SU813338261A 1981-09-15 1981-09-15 Bridge for measuring complex conductivity components SU1132236A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813338261A SU1132236A1 (en) 1981-09-15 1981-09-15 Bridge for measuring complex conductivity components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813338261A SU1132236A1 (en) 1981-09-15 1981-09-15 Bridge for measuring complex conductivity components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1132236A1 true SU1132236A1 (en) 1984-12-30

Family

ID=20976877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813338261A SU1132236A1 (en) 1981-09-15 1981-09-15 Bridge for measuring complex conductivity components

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1132236A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Кугаевский А.Ф. Измерение параметров ферромагнитных материалов на высоких частотах. М., Изд-во Стан дартов, 1973, с. 90-105. 2. Авторское свидетельство СССР № 938165, кл. G 01 R 17/10, 11.07.80 (54) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1132236A1 (en) Bridge for measuring complex conductivity components
ATE80228T1 (en) CAPACITOR MONITORING CIRCUIT.
US3842344A (en) Bridge circuit for measuring dielectric properties of insulation
US4777430A (en) Circuit for determining the effective series resistance and Q-factor of capacitors
US3654547A (en) Alternating current attenuator circuit
SU1479883A1 (en) Bridge for measuring components of complex conductivity in high-frequency range
SU842591A1 (en) Bridge for measuring complex conductivity components at high frequencies
SU892317A1 (en) Bridge for measuring complex admittance components
SU960637A1 (en) Device for measuring complex conductance components
SU873153A1 (en) Device for measuring voltage follower input impedance and input capacitance
JPS5916835Y2 (en) Input circuit of electronic equipment
SU938165A1 (en) Bridge for measuring complex conductance components
RU2080609C1 (en) Method for determining complex impedance of two-pole network in frequency band
SU397937A1 (en) In PTB
SU550592A1 (en) Measuring capacitors capacitors, shunted resistors
SU1206718A1 (en) Bridge for measuring components of complex admitance
SU917102A1 (en) Bridge for measuring complex conductance components
SU450104A1 (en) Bridge for measuring impedance parameters
Wolff Wagner‐Earth and Other Null Instrument Capacity Neutralizing Circuits
SU1448291A1 (en) Apparatus for measuring capacitance and loss angle tangent of capacitors
SU1583872A1 (en) Converter of parameters of capacitor to voltage
SU1597777A1 (en) Apparatus for measuring tangent of angle of dielectric losses and determining relative dielectric permittivity
SU520546A1 (en) Transformer bridge for measuring electrical capacitor parameters
Cook Theory of Wagner ground balance for alternating-current bridges
US3244976A (en) Apparatus for measuring admittance of electrical networks using a double wheatstone bridge connected in parallel