SU756315A1 - Емкостное измерительное устройство 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть испльзовано при конструировании приборов с емкостными измерительными преобразователями неэлектрических 5 величин (влажность, перемещение и т.д.).

Известно включение измеряемого конденсатора по схеме двойного нелинейного Т-образного четырехполюс- Ю ника. Это устройство содержит источник переменного тока, два конденсатора, один из которых является измеряемым, другой конденсатором сравнения. Кроме того, эти конденсаторы 15 могут быть также двумя частями одного измеряемого дифференциального конденсатора. Конденсаторы соединены с измерительным прибором через резисторы с источником переменного тока 20

через диода. Конденсатор заряжается через диод, в течение одного полупериода приложенного переменного напряжения и разряжается в следующий полупериод через резистор и измери- 25 тельный прибор. Заряд-разряд другого конденсатора осуществляется аналогичным образом, но со сдвигом во времени на половину периода переменного напряжения. Измерительный прибор па- 30

2

называет разность токов разряда, про- порциональную, при прочих равных условиях, разности емкостей конденсаторов [1] .

Однако данная схема имеет относи- . тельно низкую точность. Низкая точность обусловлена тем, что заряд конденсаторов осуществляется в разные полупериоды переменного напряжения противоположной полярности.

Высокочастотные генераторы переменного тока, особенно выполненные на полупроводниковых элементах, имеют обычно несимметричную форму выходного напряжения. В синусоидальных сигналах можно наблюдать амплитудное ограничение или искажение формы одной иэ полуволн) в сигналах типа прямоугольная волна часто имеет место неравенство длительностей положительных и отрицательных полупериодов.

Зависимость показаний известного устройства от асимметрии питающего напряжения исключает также возможность применения более простых по конструкции высокочастотных импульсных униполярных генераторов.

Целью изобретения является повышение точности.

756315

Поставленная цель достигается тем, что в емкостное измерительное устройство, содержащее нелинейный Т-образный четырехполюсник, состоящий из измеряемого конденсатора и ^конденсатора сравнения, каждый из которых соединен с диодом и резистором, другие выводы которых объединены и подключены к измерительному прибору, а также источник переменного тока, введены последовательно соединенные низкочастотный источник переменного тока и коммутатор, причем выход источника переменного тока соединен с другим входом коммутатора , .выходы которого подключены к одноименным полюсам диодов нелинейного Т-образного четырехполюсника.

На фиг. 1 приведена схема устройства,* на фиг. 2 - осциллограммы напряжений в различных точках ее.

Устройство содержит источник 1 переменного тока, конденсаторы 2 и 3, один из которых, например конденсатор 2, измеряемый, другой — конденсатор 3 сравнения. Источник 1, конденсаторы 2 и 3 и измерительный прибор 4 одной из своих клемм подключены к общей,, обычно заземленной, шине. Измерительный прибор 4 должен'быть чувствителен к сигналу переменного тока и не чувствовать постоянную составляющую .

Другие клеммы конденсаторов 2 и 3 подключены к измерительному прибору

4 через соответствующие резисторы 5 и б, а также через диоды 7 и 8 к выходным клеммам коммутатора 9, вход которого соединен с потенциальным выходом источника 1.

Управление коммутатором 9 осуществляется от низкочастотного источника 10, например от сети переменного тока с частотой 50 Гц.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 переменного тока вырабатывает высокочастотный сигнал асимметричной формы (фиг. 2, осциллограмма а ). ·

Коммутатор 9 поочередно подключает к источнику 1 диоды 7 и 8, 00-, средством которых происходит заряд конденсаторов 2 и 3. Диаграмма состояния выходов коммутатора 9 изображена на фиг. 2в, 2с. В интервале времени к источнику 1 подключен диод 7, в следующем интервале

^ф-диод 8, в следующем интервале ц-цкснова диод 7 и т.д. в указанной последовательности с частотой управляющего напряжения от низкочастотного источника 10.

В интервале ¢4-½ происходит заряд конденсатора 2, в следующем интервале времени 1₂-£_э- конденсатора 3 и процесс повторяется снова.

7 Так как диоды 7 и 8 включены в одном направлении, то заряд конденсаторов 2 и 3 происходит в однополярные полупериоды переменного напряжения.

Разряд конденсаторов 2 и 3 происходит через соответствующие резисторы 5 и 6 и входную цепь измерительного прибора 4.

При равенстве емкостей конденсаторов 2 и 3 (и при прочих равных условиях) каждый иэ них заряжается до одного и того же уровня, и через входную цепь измерительного прибора протекает лишь постоянный ток (фиг. 28), к которому прибор 4 нечувствителен .

Допустим, емкость конденсатора 2 стала больше емкости конденсатора 3. Это приведет к увеличению разрядного тока конденсатора 2, протекающего в моменты времени , ΐ₅- ι₄,

и т.д. (фиг. 2е), по сравнению с разрядным током конденсатора 3, протекающим в чередующиеся моменты времени и т.д.. Во входной

цепи измерительного прибора 4 появится низкочастотная переменная составляющая разрядного тока, по величине которой можно судить о емкости измеряемого конденсатора 2.

Если емкость конденсатора 2 станет меньше емкости конденсатора 3, то переменная составляющая разрядного тока сменит фазу на 180° (фиг. 2ί) .

Следовательно, в предлагаемом устройстве заряд конденсаторов происходит в полностью идентичных условиях, что исключает появление погрешности измерения при нарушении симметрии формы напряжения источника 1 переменного тока. Более того, этот источник можно выполнять в виде импульсного униполярного генератора.

Кроме того, наличие выходного сигнала с измерительного устройства в виде низкочастотного переменного тока позволяет использовать при создании автокомпенсационных схем более стабильные .усилители переменного тока в качестве нуль-индикатора, включенного вместо измерительного прибора 4 . .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Емкостное измерительное· устройство, содержащее нелинейный Т-образный четырехполюсник, состоящий иэ измеряемого конденсатора и конденсатора сравнения, каждый из которых соединен с диодом и резистором, другие выводы которых объединены и подключены к измерительному прибору, а также источник переменного тока, отличающе е с я тем, что, с целью,повышения точности, в него введены последовательно соединенные низкочастотный источник переменного тока^-и коммутатор, причем выход источника переменногб тока соединен

   '756315

   с другим входом коммутатора, выходы которого подключены к одноименным полюсам диодов нелинейного Т-образного четырехполюсника.