SU1265625A1

SU1265625A1 - Электрометр

Info

Publication number: SU1265625A1
Application number: SU843778781A
Authority: SU
Inventors: Федор Павлович Орлов; Александр Петрович Гришин; Сергей Александрович Арсеньев
Original assignee: Грозненский Ордена Трудового Красного Знамени Нефтяной Институт Им.Акад.М.Д.Миллионщикова
Priority date: 1984-08-06
Filing date: 1984-08-06
Publication date: 1986-10-23

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных малых токов, напряжений и зарядов обоих знаков. 5

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет снижения аддитивной погрешности измерения и повышения входного сопротивления.

На фиг.1 показана функциональная 'θ схема электрометра; на фиг.2 - эпюры напряжения, поясняющие его работу.

Электрометр содержит входные шины 1 и 2, подключенный между ними первый 15 конденсатор 3, второй конденсатор 4, первая обкладка которого подключена к шине.2 через резистор 5, согласующий блок 6, выход которого соединен с входом усилителя 7, интегратор 8, J0 выход которого подключен к общему выводу блока 6 и первой обкладке конденсатора 4, генератор 9, выход которого подключен к обмотке управления реле 10, один из неподвижных контак- 25 тов переключателя 11 реле подключен к шине 1, другой - к входу блока 6, подвижный контакт переключателя 11 соединен с второй обкладкой конденсатора 4, ключ 12 реле включен между з₀выходом усилителя 7 и входом интегратора 8, к выходу которого подключена первая выходная шина 13 устройства, вторая выходная шина, а также общие выводы усилителя 7 и интегратора

8, подключена к общей шине устройства

Электрометр работает следующим образом. ;

Реле 10, управляемое генератором

9, периодически изменяет состояние . ключа 12 и переключателя 11, обеспе- ⁴⁰чивая поступление на вход интеграто- ; ра 8 импульсов постоянной длительности и амплитуды, пропорциональной разности между входным и выходным напряжениями электрометра. При подаче на вход интегратора 8 положительных импульсов напряжение на его выходе увеличивается. Если входные импульсы станут отрицательными, то выходное положительное напряжение интегратора $0 8 уменьшается и, перейдя через нуль, становится отрицательным, увеличивающиеся по нулю напряжением. Если сигнала на входе интегратора 8 нет, то ' его выходное напряжение не изменяет-ί ⁵⁵ся.

В момент времени t_eK входу электрометра прикладывают напряжение U _т (фиг.2), конденсаторы 3 и 4 заряжаются. В момент времени t _Ί ключ 12 и переключатель 11 переключаются, напряжение на конденсаторе 3 остается постоянным и равным входному в течение всего времени, а напряжение на накопительном конденсаторе 4 подается на вход согласующего блока 6 и, вследствие разряда конденсатора 4, через входное сопротивление блока 6 ' уменьшается до нуля.

Полученный импульс U₄₁ усиливается и на входе интегратора 8 появляется положительный импульс ,ϋ_ί2 . На выходе интегратора 8 при этом появляется положительное увеличивающееся напряжение , которое выделяется на резисторе 5. При переключении ключа 12 и переключателя 11 в исходное состояние начинается заряд второго конденсатора 4 до напряжения U_c = ; напряжение на выходе интегратора 8 U₁₃больше не изменяется, так как на его входе нет сигнала. При следующем аналогичном периоде изменение состояния ключа 12 и переключателя 11 разряд ' накопительного конденсатора 4 через входное сопротивление блока 6 формирует на входе блока 6 положительный импульс напряжения меньшей амплитуды, который усиливается и, поступив на вход интегратора 8, вызывает увеличение его выходного положительного ' напряжения, подаваемого на резистор

5. Например, после четырех тактов, подобных описанному, величина напряжения U , немного превышает величину входного напряжения U₍, и в.пятом такте накопительный конденсатор 4 заряжается так, что на вход блока ' »*оступает отрицательный импульс вызывает уменьшение выходного напряжения интегратора 8.

Очевидно, что минимальная ошибка $Ц описанного процесса саморегулирования равна приведенному к входу напряжению шумов усилительного тракта. При подаче на вход электрометра отрицательного напряжения процесс само- регулирования идет аналогично и в результате -U 0,_х = -U^ ошибка будет точно такой же, как и в случае подачи положительного напряжения.

Напряжение U₁₃ является выходным напряжением устройства и может быть измерено любым вольтметром.

Входное сопротивление электрометра определяется по формуле параллельного соединения двух сопротивлений ^R6x где R._y (1)

S ⁺ *3 сопротивление утечки конденсатора 3, Ом, эквивалентное сопротивление, вносимое периодическим заря-₎₀ за счет замены усилителя постоянного тока на усилитель переменного тока, а входное сопротивление повышено за счет уменьшения энергии перезаряда накопительного конденсатора по мере установления выходного напряжения.

Claims

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени посто нных малых токов, напр жений и зар дов обоих знаков. Цель изобретени - повьшение точности измерени за счет снижени аддитивной погрешности измерени и повьшени входного сопротивлени . На фиг.1 показана функциональна схема электрометра на фиг.2 - эпюры напр жени , по сн ющие его работу. Электрометр содержит входные шины 1 и 2, подключенньй между ними первый конденсатор 3, второй конденсатор ч, перва -обкладка котор.ого подключена к шине 2 через резистор 5, согласующий блок 6, выход которого соединен с входом усилител 7, интегратор 8, выход которого подключен к общему вы воду блока 6 и первой обкладке конденсатора 4, генератор 9, выход кото рого п:одключен к обмотке управлени реле 10, один из неподвижных контактов переключател 11 реле подключен к шине 1, другой - к входу блока 6, подвижный контакт переключател 11 соединен с второй обкладкой конденса тора 4, ключ 12 реле включен между выходом усилител 7 и входом интегратора 8, к выходу которого подключена перва выходна шина 13 устройства , втора выходна шина, а также общие выводы усилител 7 и интегратора 8,подключена к общей шине устройства Электрометр работает следующим образом . Реле 10, управл емое генератором 9,периодически измен ет состо ние . ключа 12 и переключател 11, обеспечива поступление на вход интегратора 8 импульсов посто нной длительности и амплитуды, пропорциональной раз .ности между входным и выходным напр жени ми электрометра. При подаче на вход интегратора 8 положительных импульсов напр жение на его выходе уве личиваетс . Если входные импульсы станут отрицательными, то выходное положительное напр жение интегратора 8 уменьшаетс и, перейд через нуль, становитс отрицательным, увеличиваю щиес по нулю напр жением. Если сигнала на входе интегратора 8 нет, то его выходное напр жение не измен етс . В момент времени входу электрометра прикладывают напр жение U, (фиг.2), конденсаторы 3 и 4 зар жаютс . В момент времени t ключ 12 и переключатель 11 переключаютс , напр жение на конденсаторе 3 остаетс посто нным и равным входному в течение всего времени, а напр жение на накопительном конденсаторе 4 U;, подаетс на вход согласующего блока 6 и, , вследствие разр да конденсатора А, через входное сопротивление блока 6 уменьшаетс до нул . Полученньй импульс U усиливаетс и на входе интегратора 8 по вл етс положительный импульс и.л . На выходе интегратора 8 при этом .по вл етс положительное увеличивающеес напр жение и, , которое выдел етс на резис- торе 5. При переключении ключа 12 и переключател 11 в исходное состо ние начинаетс зар д второго конденсатора 4 до напр жени и,, U. Чз 5 напр жение на выходе интегратора 8 у,з больше не измен етс , так как на его входе нет сигнала. При следующем аналогичном периоде изменение состо ни ключа 12 и переключател 11 разр д накопительного конденсатора 4 через входное сопротивление блока 6 формирует на входе блока 6 положительный импульс напр жени меньшей амплитуды, который усиливаетс и, поступив на вход интегратора 8, вызывает увеличение его выходного положительного напр жени , подаваемого на резистор 5. Например, после четырех тактов, подобных описанному, величина напр жени и немного превышает величину входного напр жени Uj, и в.п том такте накопительньй конденсатор 4 зар жаетс так, что на вход блока «юступает отрицательный импульс вызывает уменьшение выходного напр жени интегратора 8. Очевидно, что минимальна ощибка QsU описанного процесса саморегулировани равна приведенному к входу напр жению шумов усилительного тракта. При подаче на вход электрометра отрицательного напр жени процесс само- регулировани идет аналогично и в результате -Ug. -Ug ошибка будет точно такой же, как и в случае подачи положительного напр жени . Напр жение Ц вл етс выходным напр жением устройства и может быть измерено любым вольтметром. Входное сопротивление элe cтpoмeтp определ етс по формуле параллельног соединени двух сопротивлений 5j( л- R CO R, + R, . где R. - сопротивление утечки конден сатора 3, Ом, R - эквивалентное сопротивление вносимое периодическим зар дом накопительного конденса тора 4 с частотой f. Ом. В основном значение входного сопротивлени определ етс эквивалентным сопротивлением R, так как R вклю чено параллельно очень большому сопротивлению Ry, Учитыва энергию и -. частоту зар да накопительного конденсатора 4 и пренебрега мощностью потерь на сопротивлении утечки конденсатора 3 Ry, эквивалентное, сопротивление , вносимое периодическим, с частотой f, зар дом накопительного конденсатора , R определ ют по формуле с f UU2 где Ug - входное напр жение. Б, f - частота коммутации ключей, ли - напр жение шумов усилительного тракта, приведенное к входу, В. Изобретение обладает более высокой точностью измерени , поскольку аддитивна погрешность измерени снижена за счет замены усилител посто нного тока на усилитель переменного тока, а входное сопротивление повышено за счет уменьшени энергии перезар да накопительного конденсатора по мере установлени выходного напр жени . Формула изобретени Электрометр, содержащий первый конденсатор, под слюченный между входными шинами электрометра, резистор, усилитель и интегратор, общие выводы которых подключены к общей шине, и генератор, отличающийс гем, что, с целью повьш1ени точности, в него введены второй конденсатор, согласующий блок и реле с переключателем и ключом, перва обкладка второго конденсатора подключена к второй входной шине через резистор, втора обкладка - к подвижному контакту переключател реле, один из подвижных контактов которого подключен к первой входной шине, а другой к входу согласующегб блока, выход согласующего блока подключен к его общему выводу и первой обкладке второго конденсатора через последовательно соединенные усилитель, ключ реле и интегратор, обмотка управлени реле подключена к выходу генератора, перва выходна шина электрометра подключена к выходу интегратора, втора | выходна шина - к общей шине.