SU661419A1 - Устройство дл измерени емкости - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области электро-радиоизмерительной техники и может быть использовано при измерении малых емкостей в диапазоне частот 1-100 МГц и выше..

Известно устройство дл  измерени  составл ющих комплексного сопротийлени , содержащее частотно-неэависикшй усилитель, самобалансирующийс  термисторный мост« делитель, составленный из активного сопротивлени  и измерительного колебательного контура I.

Недостатком такого устройства  вл етс  низка  точность измерений, обусловленна  автоколебательным методом измерени  контролируемых napaJMeTрой ,:

Н аиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  измеритель импеданса, содержащий задающий генератор,включенный последовательно с эталонным сопротивлениол и внешними зажимами, дифференциальный усилитель, выход которого непосредственно и через фазовращатель подключен последовательно к усилител м-ограничител м , стробированньм усилите л м, индикаторам активной и реактивной составл ющих импеданса, усилител  Фазоинвертора, при этом выход опорного канала соединен со входом дифференциальнохо усилител , а также последоват .ельно с управл емым фазовращателем , аттенюатором, моделирующим сопротивлением, комплексным сопротивлением уравновешивани , другой вход дифференциального усилител  подключен к выходу аттенюатора и к одному из входозв нуЛГ-б&Т-йНа) выход опорного канала соединен с другим вхоДом нуль-органа 2.

Claims (2)

1. Недостатком этого измерител   вл етс  то, что точность измерени  емкости низка , так как она определ етс  косвенным путем - путем соответствующих вйчисленйй по результатам измерени  активной и реактивной составл ющих ПОЛНОГО сопротивлени , и при этом погрешность измерени  этих составл ющих входит в чистом виде в результат измерени  емкости. Кроме того следует указать и на тот факт, что при измерений малой емкости ее активна .составл юща  будет мала по. сравнению с реактивной, Ьри этом погрешность измерени  этой активной составл кнцей резко возрастает, а следовательно и конечный результат, нахождение неизвестной малой емкости бу366 дет определено с большой погрешностью 10-20%. Целью изобретени   вл етс  повышемне точности измерени  емкостей. Поставленна  цель достигаетс  тем, устройство дл  измерени  емкостей содержащее задающий генератор, один выход которого соединен с одним из входов опорного канала стробоскопического преобразовател , и через эталонное сопротивление с первым зажимом дл  подключени  объекта измерени  и с одним из входов сигнального канала стробоскопического преобразовател , другой вход которого соединен с зажимом дл  подключени  объектайзмё|рени  и с другим выходе задающего геHepatopaV с общей шиной устройства: и с другим входом опЬрного кайала стробоскопического преобразовать, выход сигнального канала стробоскопическрго преобразователи соединен с одним из входов нуль-органа, другой вход которого соединен с одним из выводов моделирующего резистора, а также ключ, введены блок отношени  частот , вычислительное устройство, первый и второй управл емые магазины сопротивлений j перва  и втора  управл ема  мера емкости, первый вход блока отношени  частот соединен с одним выходом задающего генератора, а второй вход блока отнс и енй  частот соединен с выходом опорного канала стробоскопического преобразовател  и через моделирующий резистор с выходс  первого управл емого магазина сопротивлений , с выходом первой управл емой меры емкости и с управл кадим вхо дом ключа, выход которого соединен с выходом второго управл емого магази:на сопротивлений и с одним из выходо второй управл емой меры емкости, а выход нуль-органа соединен с одними из входов первого и второго управл е мого магазина сопротивлений и первой и второй управл емой меры ёмкости, другие входы которых соединены с общей шиной устройства, при этом друго выход второй управл  емой меры емкости соединен .с одним входсм блока вычислени , другой вход которого соеди нен с выходе блока отношени  частот . - . ,- .- . . На чертеже приведена функциональна  электрическа - предлагаемого устройства. К выходной цепи задающего генератора 1 с эталонны сопротивлением . () 2 подключено собственное сопро тивление (RC) 3 и емкость () 4 сиг нального канала стробоскопического, преобразовател  5, а также к ней через выходные згикимы подключаетс  измер ема  емкость (Сх) 6 и ее сопроти ление утечки (RX) 7. Выход опорного кднёша стробоскопи ческого преобразовател  5 через моде лирующее сопротивление (R/) 8 подклю чей к первому управл емому магазину сопротивлений (Rg 9 и первой управл емой мере емкости (Сэ).) 10. Второй управл емый магазин сопротивлений (Rg) 11 и втора  управл ема  мера емкости 12 соедин ютс  с моделирующим сопротивлением 8 через ключ 13. Выход сигнального канала преобразг;вател  5 подключен к первому входу нуль-органа 14, второй вход которого подключен к моделирующему сопротивлению 8, а его выход соединен с первыми и вторыми управл емыми магазинами сопротивлений и мерами емкостей. Выход задающего генератора 1 подключен ко входу блока отношени  частоты 15, его второй вход соединен с выходом сигнального канала преобразовател  5, а выход подключен к блоку вычислени  16, соединенному со второй Управл емой мерой емкости 12. Измерение емкости осуществл етс  в два такта. В первотл такте измерени , называемом Тактом калибровки, измер етс  собственное активное сопротивление 3 и емкость 4 сигнального канала преобразовател  5, причем ключ 13 находитс  в положении . Высокочастотный сигнал задаквдего генератора Jj и сигнал , выдел емый на входно л сопротивлении сигнального канала Ц , преобразуетс  в низкочастотные сигналы Щ) и фиксированной опорйой частоть/ (например 10 кГц) и при этом сохран ютс  их гииплитуднЬ-фазовые соотношени , т.е. ; , -; ,t«i5c cir где Uonj - преобразованное напр жение onopjapro канала; Uci - преобразованное напр жение сигнального канала. Применение моделирующей , состо щей из моделирук цего резистора (Яд,) 8 первого управл емого магазинй соп1Х тйвлений (Rgj) 9 и первой управл емой меры емкости {Сэ) 10 позвол ет смоделировать амплитудно-фазовые соотношени  звысокочастотного сигнала задающего генё атора 1 и сигнала, выдел емого На собственном входном сопротивлении сигнального канала стробоскопического преобразовател  5, на низкой фиксированной Промежуточной , частоте опорного сигнала. Напр жение рассогласовани  нуль-органа 14 воздействует на управл емый магазин сопротивлений 9 и ;управл емую меру емкости до тех пор, пока напр жени  Uci будут равды, как по модулю так и по фазе, где UMI напр жение, снимаемое с моделирующей депоч1«1 и учитыва , что R, R, а ; Uoni из услови  равенства аргументов можно записать Л г, . гдес«)5 2ftfa- кругова  частота задающего генератора, Upp Zltifip - кругова  частота прео разованного сигнала, tc RgCc- посто нна  времени/ входной цепи сигнального канала, посто нна  времени мо делирующей цепи. Кроме того при этом будут равны и модели сопротивлений -ЛТио и,„-11„ где ( - полное сопротивпениа входной сигнального канала, , - полное сопротивление R // //C в моделирующей цепочке. Из равенства модулей и аргументов сопротивлений следует, что RC Rgi и емкость Ср определитс  как с --31 с„ - называетс  коэффициентом трансформации и определ етс  и блоке отнс дени  частот 15. Во втором такте, называемом такто измерени  неизвестной емкости Ск и е сопротивлени  утечки R, ключ находи с  в положении
2. 2. Неизвестна  ем кость подключаетс  к входным клеммам Напр жение рассогласовани , снимае мое с нуль-органа 14, воздействует только на управл емый магазин сопротивлений 11 и управл емую меру емкос ти 12 до тех п, noica не будут раины напр жени  и Uc2 Io модулю и фазе . ;; . . . ..-.-:-- где UMZ напр жение, снимаемое с мо делирующей цепочки, Uc2 преобразованное найр жение сигнального канала. Учитыва  вышеизложенное нетрудно - Сэ2 - показать, что ЕЭ, Операци  делени  производитс  в блоке вычислени  16, куда с блока от нс иени  частот 15 поступает сигнал, пропорциональный коэффициенту трансформации а также информаци  об эталонной емкости, снимаема  с управл е мой меры емкбрти 12. ВидНо что емкость, котора  фикси руетс  в управл емой мере емкости 12 в коэффициент трансформации больше, чем неизвестна  емкость, следователь но это устройство позвол ет акже из мер ть малые значени  емкостей, дес  тые и сотые доли и ПФ по показани м емкостей в К раз больше измер емых н низкой фиксированной частоте. Причем точность измерени  неизвестной емкости по сравнению с известным измерителем импеданса высока . Формула изобретени  Устройство дл  измерени  емкостей, содержащее задающий генератор, один выход которого,соединен с одним из .входов опорного канала стробоскопического преобразовател  и через зталонное сопротивление с первым зажимом дл  подключени  объекта измерени  и с одним из входбв сигнального канала стробоскопического преобразовател , другой вход которого соединенс зажимом дл  подключени  объекта измерени  и с другим выходом задающего генератора , с общей шиной устройства и с другим входом опорного канала стробоскопического преобразовател , выход сигнального канала стробоскопического преобразовател  соединен с одним из входов нуль-органа, другой вход которого соединен с одним из выводов моделирующего резистора, а также ключ, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены блок отношени  чactoT, вычислительное устрсзйство , первый и второй управл екие магазины сопротивлений, перва  и втора  управл ема  мера ёмкости, причем первый вход блока отнс деии  частот соединен с одним вьгходом задающего генератора , а второй вход блока отноше;ни  частот соединен с выходом опорного канала стробоскопического преобразовател , и через моделирующий резисjTOp с выходе первого управл емого ма;Газина сопротивлений, с выходом первой управл емой меры емкости и с управл ющим входом ключа, выход которО{го Соединен с вызсодОм второго управл емого магазина сопротивлений и.с . одним из выходой второй управл емой меры емкости, а выход нуль-органа соединен с одними КЗ входов первого и второго управл емого магазина сопро«Ивлений и первой и второй управл емой меры алкости, другие входы котоjaix соединены с общей шиной устройства , при этом другой выход второй управл емой меры емкости соединен с одним входом блока вычислени , другой вход которого соединен с выходом блока .отнет ени  частот. . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 359613, кл.. Q Oil 27/26, 1971. 2,За вка 2135721/21, л. Q 01-1 .27/02, от 1975, по которой рин то решение о выдаче авторского видетель.ства ,

   г:,

   ;

   л Сигнал нчи iratA