SU761938A1

SU761938A1 - Автоматический измеритель компонент проводимости диссипативных со-двухполюсников «·. 1

Info

Publication number: SU761938A1
Application number: SU782676038A
Authority: SU
Inventors: Yurij G Podkin; Evgenij Fedingin
Original assignee: Yurij G Podkin; Evgenij Fedingin
Priority date: 1978-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для раздельного и независимого измерения активной и реактивной проводимости двухполюсников с тангенсами угла диэлектрических потерь Щ δ > 10 (диссипативных).

Известно устройство для автоматического измерения емкости конденсаторов с большими потерями, содержащее генератор эталонной частоты, резонансный контур с исследуемым и регулируемым эталонным конденсаторами, систему фазового слежения и два двухполюсника с вибропреобразователями.

Это устройство позволяет измерять только реактивную компоненту диссипативных двухполюсников, поэтому малоинформативно. Кроме того, максимальный Щ 6, при котором возможны измерения, ограничивается значениями порядка единицы.

Наиболее близким техническим решением является автоматический измеритель компонент проводимости двухполюсников, содержащий генератор высокой частоты, измерительный контур с уравновешивающим варикапом, систему автоматического слежения, измерительный усилитель и индикаторы активной проводимости и емкости.

Хотя эта схема и позволяет измерять

раздельно обе составляющие комплексной

2

проводимости двухполюсника, однако ее рабочий диапазон ограничен только 1§δ< 10, так как при больших δ резко возрастают погрешности измерения за счет паразитных

⁵ параметров.

Целью изобретения является повышение точности измерений при δ > 10.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический измеритель компонент 10 проводимости диссипативных СО-двухполюсников, содержащий генератор высокой частоты, измерительный контур, систему автоматического слежения, измерительный усилитель, индикаторы активной проводи15 мости й емкости, причем выход генератора высокой частоты соединен с первым входом измерительного контура, два других входа которого соединены с выходными зажимами устройства для подключения контроли20 руемого СС-двухполюсника, выход измерительного контура соединен со входом системы автоматического слежения, первый выход системы автоматического слежения соединен с индикатором емкости, второй вы25 ход — с первым управляющим входом измерительного контура, введены последовательно соединенные’ делитель напряжения, квадратор, сумматор, ко второму входу которого подключен источник компенсирую30 щего напряжения, причем третий выход си761938

стемы автоматического слежения соединен через измерительный усилитель с индикатором активной проводимости, а также с делителем напряжения; выход сумматора соединен со вторым управляющим входом измерительного контура. Кроме того, в измерительный контур параллельно цепочке из уравновешивающего варикапа и первого конденсатора дополнительно введена цепочка из последовательно соединенных корректирующего варикапа и второго конденсатора, причем точка соединения уравновешивающего варикапа с первым конденсатором является первым управляющим входом измерительного контура, а точка соединения корректирующего варикапа со вторым конденсатором является вторым управляющим входом измерительного контура.

На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя; на фиг. 2 — эквивалентная схема измерительного контура; на фиг. 3 — график зависимости емкости корректирующего варикапа от компенсирующего напряжения.

Измеритель состоит из генератора 1 высокой частоты, измерительного контура 2, в состав которого входят уравновешивающий варикап 3 и компенсирующий варикап 4. системы автоматического слежения 5, измерительного усилителя 6, индикаторов активной проводимости 7 и емкости 8, делителя напряжения 9, квадратора 10, сумматора И, источника компенсирующего напряжения 12.

Схема работает следующим образом. Высокочастотный сигнал с генератора 1 подается на измерительный контур 2, работающий в режиме параметрической модуляции. Напряжение ошибки, поступающее с измерительного контура 2 на систему автоматического слежения 5, преобразуется в управляющее напряжение. Это напряжение подается на уравновешивающий варикап 3 для автоподстройки емкости измерительного контура и индикатор емкости 8. При подключении объекта измерения 13 реактивная компонета производимое™ С_х нарушает равновесное состояние. Напряжение ошибки системой слежения 5 преобразуется в управляющий сигнал, изменяющий емкость уравновешивающего варикапа 3 так, что равновесное состояние восстанавливается, Изменение емкости варикапа <3 равно эквивалентной емкости С_э, внесенной в измерительный контур 2.

Реальная измерительная цепь, кроме сосредоточенных, имеет и распределенные параметры, из которых наиболее существенно влияет индуктивность контактного устройства ,Ь„. Из эквивалентной схемы фиг. 2 следует, что эта индуктивность включена между С_х и емкостью Ο~ι варикапа 3, компенсирующего изменение С_х. Поэтому эквивалентное значение емкости С_э, фактически вносимое в измерительный контур 2 отличается от С_х и определяется также величинами индуктивности Д, и активной проводимости двухполюсника. В линейном приближении при С_х ~ 10 /ИСл/и Е_п~ 0,1 мкГ

Член Д_ПО_Г ² обусловливает дополнительную составляющую систематической погрешности измерения емкости. Поскольку £_п постоянная в конкретной схеме, а зависимость от О_х квадратичная, погрешность измерния при увеличении активной проводимости диссипативных двухполюсников резко возрастает.

Для снижения этой погрешности в измерительный контур 2 введен дополнительный корректирующий варикап 4 с емкостью Сг,₂. На этот варикап необходимо подавать такое напряжение, чтобы выполнялось условие

ЛС_;2 /.Д/Л (2)

Поскольку варикап 4 введен в измерительный контур 2 и компенсирует дополнительную составляющую эквивалентной емкости С_э —С_х —£„О +ДС\₂ =С_Г, погрешность измерения реактивной компоненты снижается.

Для формирования приращения емкости ДСД, соответствующего выражению (2), на варикап 4 следует подавать управляющее напряжение, пропорциональное активной проводимости двухполюсника. Емкость варикапа 12 определяется управляющим напряжением

с._:,₂ =к,₂н-^1/2· (3)

Из выражения (3) вытекает, что

ДС_г,₂ = Д_г,₂[('И+ДП)-¹''²-(4)

(кривая «а» на графике фиг. 3).

Однако реализация такой функции преобразования технически довольно сложна. Практически достаточно аппроксимировать функцию (4) линейной функцией

ДС,₂« УД, · (5)

(линия «б» на. графике фиг. 3), выбирая точку сопряжения на середине необходимого приращения АС _ν2· В этом, случае погрешность снижается при повышении крутизны преобразования варикапа АС. Этим

требованиям, при оговоренных выше!,, и С_хдостаточно хорошо удовлетворяют, например, варикапы серии КВ-104. Для реализа761938

зации условия (2) необходимо сформировать управляющее напряжение на варикапе 4 в соответствии с условием

А7/=-Л_п74, · и^Ср - а04. (6)

Коэффициент аЦА, поэтому для синтеза устройства, имеющего передаточную функцию (6), и применены делитель 9 и квадратор 10.

Сигнал активной проводимости и_с = ЬС_хснимается с выхода измерительного усилителя 6 и подается на делитель 9. Коэффициент передачи делителя 9 К_э = а1Ь². С выхода квадратора 10 напряжение Δί7 = Κ₃

• и^гс вводится на сумматор 11 где складывается с напряжением 41 начального смещения варикапа 4, поступающим от источника компенсирующего напряжения 12. Сформированное управляющее напряжение ίΖ+Δί/ подается на варикап 4 и изменяет его емкость в соответствии с условием (2).

Предложенный автоматический измеритель компонент проводимости СО-двухполюсников по сравнению с известным имеет значительно больший диапазон δ и меньшую погрешность. Прибор может применяться для диэлькометрии и влагометрии широкого класса материалов в лабораторных, цеховых и полевых условиях. Блоки устройства могут компоноваться на основе микросхем.

Claims

Формула изобретения

1. Автоматический измеритель компонент проводимости диссипативных СОдвухполюсников, содержащий генератор высокой частоты, измерительный нонтур, систему автоматического слежения, измери10

15

20

25

30

35

40

тельный усилитель, индикаторы активной проводимости и емкости, причем выход генератора высокой частоты соединен с первым входом измерительного контура, два других входа которого соединены с выходными зажимами устройства для подключения контролируемого СС-двухполюсника, выход измерительного контура соединен со входом системы автоматического слежения, первый выход системы автоматического слежения соединен с индикатором емкости, второй выход — с первым управляющим входом измерительного контура, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при ί§δ> 10, в него введены последовательно соединенные делитель напряжения, квадратор, сумматор, ко второму входу которого подключен источник компенсирующего напряжения, причем третий выход системы автоматического слежения соединен через измерительный усилитель с индикатором активной проводимости, а также с делителем напряжения, выход сумматора соединен со вторым управляющим входом измерительного контура.
2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что в измерительный контур параллельно цепочке из уравновешивающего варикапа и первого конденсатора дополнительно введена цепочка из последовательно соединенных корректирующего варикапа и второго конденсатора, причем точка соединения. уравновешивающего варикапа с первым конденсатором является первым управляющим входом измерительного контура, а точка соединения корректирующего варикапа со вторым конденсатором 'является вторым управляющим входом измерительного контура.

761938

Фиг.1

Фиг.З