SU1531005A1 - Device for measuring capacitance of sensor - Google Patents

Device for measuring capacitance of sensor Download PDF

Info

Publication number
SU1531005A1
SU1531005A1 SU884378321A SU4378321A SU1531005A1 SU 1531005 A1 SU1531005 A1 SU 1531005A1 SU 884378321 A SU884378321 A SU 884378321A SU 4378321 A SU4378321 A SU 4378321A SU 1531005 A1 SU1531005 A1 SU 1531005A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sensor
resistance
measuring
resistor
capacitance
Prior art date
Application number
SU884378321A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Ефремович Савченко
Людмила Ксенофонтовна Грибова
Original Assignee
В.Е. Савченко и Л.К.Грибова
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 В.Е. Савченко и Л.К.Грибова filed Critical В.Е. Савченко и Л.К.Грибова
Priority to SU884378321A priority Critical patent/SU1531005A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1531005A1 publication Critical patent/SU1531005A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может примен тьс  в устройствах, регистрирующих изменение параметров диэлектриков по изменению их диэлектрической проницаемости (емкости конденсатора). Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерени  за счет уменьшени  вли ни  изменени  диэлектрических потерь на выходной параметр устройства. Дл  этого параллельно емкостному датчику включен резистор, сопротивление которого выбираетс  близким к емкостному сопротивлению датчика. При каждом измерении добиваютс  равенства сопротивлени  резистора и емкостного сопротивлени  датчика нахождением максимума выходного параметра устройства. 1 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used in devices that record changes in the parameters of dielectrics by changing their dielectric constant (capacitor capacitance). The purpose of the invention is to improve the accuracy and expand the measurement range by reducing the effect of changes in dielectric loss on the output parameter of the device. For this, a resistor is connected in parallel with the capacitive sensor whose resistance is chosen close to the capacitive resistance of the sensor. In each measurement, the resistance of the resistor and the capacitance of the sensor are equal by finding the maximum output parameter of the device. 1 il.

Description

Изобре гение относитс  к измерительной технике и, в частности, может примен тьс  в устройствах, регистрирующих изменение параметров ди- злектриков по изменению их диэлектрической проницаемости.The image relates to measurement technology and, in particular, can be used in devices that record changes in the parameters of dielectrics in terms of changes in their dielectric constant.

Цель изобретени  - повьппение точности и расширение диапазона измерени  электрической емкости за счет уменьшени  вли ни  изменени  диэле- 1 трических потерь на выходной параметр устройства и возможности контролировать параметры диэлектриков с высоким значением диэлектрических потерь .The purpose of the invention is to increase accuracy and expand the range of measurement of electrical capacitance by reducing the effect of changes in dielectric loss on the output parameter of the device and the ability to control the parameters of dielectrics with a high dielectric loss value.

Выходной параметр устройства определ етс  выражением КThe output parameter of the device is determined by the expression K

R,R,

1+( СЗСВ)1+ (SZSV)

))

(ABOUT

где F (J - активна  составл юща  комплексного сопротивлени where F (J is the active component of the complex resistance

датчика с шунтирующим резистором ;sensor with shunt resistor;

R - сопротивление потерь цепи емкостный датчик - резистор ;R - loss resistance circuit capacitive sensor - resistor;

С - емкость датчика;C - sensor capacity;

О - кругова  частота автоколебаний устройства.O is the circular frequency of the device self-oscillations.

Сопротивление потерь цепи емкостный датчик - шунтирующий резистор определ етс  выражениемThe loss resistance of the circuit capacitive sensor - shunt resistor is determined by the expression

СПSP

СОWITH

елate

Вщ- RH V RV,  VSH - RH V RV,

(2)(2)

где Н - сопротивление потерь емкостного датчика; R - сопротивление шунтирующего резистора. При условииwhere N is the loss resistance of a capacitive sensor; R is the resistance of the shunt resistor. Provided

Нц,: Н„, R ЕШ . (3)Нц,: Н „, R ЕШ. (3)

Следовательно, изменение сопротивлени  потерь датчика или контролируемого конденсатора R практически не оказывает вли ни  на выходной параметр устройства, дл  которого выражение (1) можно записать в видеConsequently, a change in the loss resistance of a sensor or a controlled capacitor R has almost no effect on the output parameter of the device, for which expression (1) can be written as

- RI- RI

1 + (G)CRi)1 + (G) CRi

(4)(four)

Из выражени  (4) видно, что выходной параметр устройства определ етс  только емкостью датчика.Expression (4) shows that the output parameter of the device is determined only by the capacitance of the sensor.

При R . -г:; сопротивлениеWith R. -g :; resistance

СООдду н COOL

потерь емкостного датчика будет оказывать вли ние на выходной параметр устройства, понижа  точность работы устройства, так как перестает выполн тьс  условие (З)loss of a capacitive sensor will affect the output parameter of the device, lowering the accuracy of the device, as the condition (3) ceases to be met

1one

- чувствительност- sensitivity

При With

соеsoy

максMax

устройства к изменению емкости становитс  недостаточной дл  обеспечени  необходимой точности измерени . Если шунтирующий резистор выполнен переменным, то его изменением можно найти экстремум активной составл ющей комплексного сопротивлени  датчика с шунтирующим резисторомdevices to change the capacity becomes insufficient to provide the necessary measurement accuracy. If the shunt resistor is made variable, then by changing it you can find the extremum of the active component of the sensor impedance with the shunt resistor.

RR

а макс котора  из выражени  с учетом услови  экстремума Rand max which of the expression given the conditions of the extremum R

(4)(four)

шsh

оосoos

- имеет значение- has the meaning

a a

- RIH- RIH

(5)(five)

Из выражени  (5) и услови  экстремума получают формулу дл  определени  емкости датчика по экстремуму выходного параметраFrom the expression (5) and the extremum condition, a formula is obtained for determining the capacitance of the sensor by the extremum of the output parameter

1one

С WITH

2COR,2COR,

(б)(b)

а максand max

При этом изменение диэлектрических потерь емкостного датчика полностью компенсируетс  изменением сопротивлени  шунтирующего резистора, так как диэлектрические потери в емкостном датчике суммируютс  с сопротивлением шунтирующего резистора..The change in dielectric loss of the capacitive sensor is fully compensated by the change in the resistance of the shunt resistor, since the dielectric loss in the capacitive sensor is summed with the resistance of the shunt resistor ..

На чертеже приведена структурна  схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство содержит измерительный мост 1, включающий резисторы 2-5, кон денсатор 6, компенсационный элемент 7, вакуумный кварцевый резонатор 8, емкостный датчик 9. Выход моста со0The device contains a measuring bridge 1, including resistors 2-5, a capacitor 6, a compensation element 7, a vacuum crystal oscillator 8, a capacitive sensor 9. The output of the co0 bridge

5five

00

5five

00

5five

4040

45 50 45 50

- -

единен с усилителем 10, два выхода которого соединены с входами фазо- инвертора 1 и входами детектора 12, два выхода фазоинвертора 1I соединены с входами измерительного моста, два выхода детектора соединены с указателем 13 и с компенсационным элементом.It is connected to the amplifier 10, two outputs of which are connected to the inputs of phase inverter 1 and the inputs of detector 12, two outputs of phase inverter 1I are connected to the inputs of the measuring bridge, two outputs of the detector are connected to the pointer 13 and to the compensation element.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При разбалансе моста 1 возникают автоколебани , их режим и амплитуда автоматически поддерживаютс  посто нными благодар  подачи на компенсационный элемент 7 выходного напр жени  усилител  10, продетектирован- ного детектором 12. Изменение параметров диэлектрика в емкостном датчике 9, св занное с изменением диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь, приводит к изменению активной и реактивной составл ющих комплексного сопротивлени  емкостного датчика 9.When bridge 1 is unbalanced, auto-oscillations occur, their mode and amplitude are automatically kept constant by supplying the compensation element 7 with the output voltage of amplifier 10 detected by detector 12. Changes in dielectric parameters in capacitive sensor 9 associated with changes in dielectric constant and dielectric losses , leads to a change in the active and reactive components of the impedance of capacitive sensor 9.

Реактивна  составл юща  комплексного сопротивлени  датчика компенсируетс  кварцевым резонатором 8. Изменение активной составл ющей комплексного сопротивлени  емкостного датчика с шунтирующим резистором 5 происходит преимущественно в результате изменени  емкости датчика 9, поскольку сопротивление потерь емкостного датчика много больше сопротивлени  шунтирующего резистора 5. Изменение выходного параметра устройства из-за изменени  емкости датчика 9 вызывает изменение разбаланса моста 1, что вызывает изменение напр жени  на входе указател  13 и на компенсационном элементе 7, поЛ- ное сопротивление которого мен етс  пропорционально величине подаваемого с детектора 12 посто нного напр жени  таким образом, чтобы восстановить разбаланс моста, обеспечива  стабильность амплитуды автоколебаний , а значит, и стабильность работы усилител  10. Шкала указател  13 может быть выполнена в единицах емкости или другого параметра диэлектрика , завис щего от емкости датчика. Полное исключение вли ни  изменени  сопротивлени  потерь емкостного датчика 9 возможно при выполнении шунтирующего резистора 5 переменным. Изменением сопротивлени  резистора 5 добиваютс  максимальных показанийThe reactive component of the sensor impedance is compensated by a quartz resonator 8. The change in the active component of the capacitance of a capacitive sensor with a shunt resistor 5 occurs mainly as a result of a change in the capacitance of the sensor 9, since the loss capacitance of the capacitive sensor is much greater than the resistance of the shunt resistor 5. The output parameter of the device is changed for changes in the capacitance of sensor 9 causes a change in imbalance of bridge 1, which causes a change in input voltage de pointer 13 and on the compensation element 7, the total resistance of which varies in proportion to the value of the DC voltage supplied from the detector 12 in such a way as to restore the imbalance of the bridge, ensuring the stability of the amplitude of self-oscillations, and hence the stability of the amplifier 10. The scale of the pointer 13 can be made in terms of capacitance or another parameter of the dielectric depending on the capacitance of the sensor. The complete elimination of the effect of a change in the loss resistance of the capacitive sensor 9 is possible when the shunt resistor 5 is made variable. By changing the resistance of the resistor 5, maximum readings are obtained.

указател  13, отградуированного в единицах активной составл ющей комплексного сопротивлени  емкостного датчика 9 с шунтирующим его резистором 5. Изменение сопротивлени  потерь датчика 9 компенсируетс  сопротивлением резистора 5 при настройке указател  J3 дл  максимум показаний .pointer 13, calibrated in units of the active component of the capacitance impedance of the capacitive sensor 9 with a shunt resistor 5. The change in loss resistance of the sensor 9 is compensated by the resistance of resistor 5 when adjusting the pointer J3 for maximum readings.

Благодар  повьппению точности измерени  параметров дизлектриков по изменению их диэлектрической проницаемости предлагаемое устройство может быть использовано дл  контрол  параметров диэлектриков с высоким уровнем мешающих побочных факторов, например дл  контрол  степени вулканизации или степени старени  резиновых изделий. Полна  компенсаци  изменени  диэлектрических потерь дает возможность контролировать емкость конденсаторов без выпаивани  их из схемы, а также позвол ет быстро и точно контролировать емкости резисторов .Due to the accuracy of measuring the parameters of dielectrics by changing their dielectric constant, the proposed device can be used to control the parameters of dielectrics with a high level of interfering side factors, for example, to control the degree of vulcanization or the degree of aging of rubber products. Full compensation of changes in dielectric loss makes it possible to control the capacitance of capacitors without evaporating them from the circuit, and also allows you to quickly and accurately control the capacitances of resistors.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  измерени  электрической емкости датчика, содержащее измерительный мост, ветвь отношени  которого состоит из резисторов, вы-Claims An apparatus for measuring the electrical capacitance of a sensor, comprising a measuring bridge, the branch of which consists of resistors, Составитель В.Семенчук Редактор А. КозоризТехред М.ДидыкCompiled by V.Semenchuk Editor A. KozorizTechred M.Didyk 3100531005 ход моста соединен через последовательно включенные усилитель и фазо- инвертор с его же входом, выход усилител  соединен с входом детектора, выход детектора - с указателем и с входом компенсационного элемента, включенного в измерительное плечо измерительного моста последовательноthe bridge stroke is connected via a series-connected amplifier and a phase inverter with its own input, the amplifier output is connected to the detector input, the detector output is connected to the pointer and to the input of the compensation element included in the measuring arm of the measuring bridge in series 1Q с вакуумным кварцевым резонатором и емкостным датчиком, а плечо сравнени  измерительного моста состоит из параллельно соединенных переменного резистора и конденсатора, один из1Q with a vacuum quartz resonator and a capacitive sensor, and the reference arm of the measuring bridge consists of a parallel-connected variable resistor and a capacitor, one of 15 общих выводов которых соединен с общей шиной, отличающеес  тем, что, с целью ловьшен   точности измерени , в измерительное плечо измерительного моста введен переменный15 common conclusions of which are connected to a common bus, characterized in that, in order to catch measurement accuracy, a variable arm is introduced into the measuring arm of the measuring bridge 20 резистор, который подключен параллельно емкостному датчику, при этом сопротивление переменного резистора выбирают из услови 20 a resistor that is connected in parallel with a capacitive sensor, and the resistance of the variable resistor is chosen from the condition 5five 1one где СО С ма КС CO ИН  IN WCMO.KC 1 иСмин - кругова  частот jWCMO.KC 1 and Cmin - circular frequencies j 00 РЫ- максимальна  и минимальна  емкости датчика} сопротивление шунтирующего резистора,РЫ- maximum and minimum sensor capacitance} resistance of the shunt resistor, Корректор м.ЩарьшиProofreader m.Shcharshi
SU884378321A 1988-02-10 1988-02-10 Device for measuring capacitance of sensor SU1531005A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884378321A SU1531005A1 (en) 1988-02-10 1988-02-10 Device for measuring capacitance of sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884378321A SU1531005A1 (en) 1988-02-10 1988-02-10 Device for measuring capacitance of sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1531005A1 true SU1531005A1 (en) 1989-12-23

Family

ID=21355627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884378321A SU1531005A1 (en) 1988-02-10 1988-02-10 Device for measuring capacitance of sensor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1531005A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР 1193591, кл. G 01 R 17/10, 1984. Авторское свидетельство СССР № 1114960, кл. G 01 R 17/10, 1982. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0196912B1 (en) Capacitance bridge
US4775830A (en) Method of and arrangement for measuring low capacitances
US2582400A (en) Capacitance type liquid quantity gauge
SU1531005A1 (en) Device for measuring capacitance of sensor
DE3382614D1 (en) CAPACITOR MONITORING CIRCUIT.
US4777430A (en) Circuit for determining the effective series resistance and Q-factor of capacitors
SU1114960A1 (en) Device for measuring parameters of dielectrics
US3230448A (en) Impedance measuring bridge circuit
SU744305A1 (en) Electronic humidity meter
SU1499240A1 (en) Capacitance bridge
SU756316A1 (en) Dielectric characteristic measuring device
SU983604A1 (en) Device for measuring weak magnetic fields
US3363178A (en) Bridge apparatus for determining the hybrid parameters of a transistor under test
SU1193591A1 (en) Parametric non-electric signal converter according to active component of variable-induction pickup resistance
SU651271A1 (en) Device for measuring quartz resonator active resistance
SU1041967A1 (en) Mis-structure parameter registering device
SU399790A1 (en) METHOD OF REMOVING THE DEPENDENCE OF RESISTANCE
SU938165A1 (en) Bridge for measuring complex conductance components
JPH06308176A (en) Capacitance measuring circuit and lcr metter with the same
SU1057880A1 (en) Method of measuring capacity of capacitors having losses
SU815472A1 (en) Dynamic device for measuring small displacements
SU1684718A2 (en) Measuring generator
SU1051469A1 (en) Varicap q-meter
SU1206718A1 (en) Bridge for measuring components of complex admitance
US3323048A (en) Dielectric measuring system including an amplifier having a non-amplifying cathode follower circuit