SU868589A1

SU868589A1 - Electrometer input device

Info

Publication number: SU868589A1
Application number: SU802865611A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Райков; Константин Сергеевич Шуклин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4493
Priority date: 1980-01-04
Filing date: 1980-01-04
Publication date: 1981-09-30

Description

(54) ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМЕТРА(54) INPUT ELECTROMETER DEVICE

1one

I Изобретение относитс к измерению малых посто нных токов и напр жений посто нного тока от источников с большим внутренним сопротивлением и предназначено дл использовани в электрометрах предельной чувствительности .I The invention relates to the measurement of small direct currents and direct current voltages from sources with high internal resistance and is intended for use in electrometers of extreme sensitivity.

Известны входные устройства электрометров , содержащие динамический конденсатор, входной изол тор, входной электрод с охранным кольцом, электромагниты с толкателем и контактную систему 1.The input devices of electrometers are known, which contain a dynamic capacitor, an input insulator, an input electrode with a guard ring, electromagnets with a pusher and a contact system 1.

Однако такие устройства позвол ют достичь чувствительности по току на уровне 10 -10 А, что уже не отвечает возросшим требовани м к современной измерительной технике. Кроме того, указанные устройства по своей конструкции характеризуютс значительной трудоемкостью при изготовлении и выполнении работ по настройке и регулировке.However, such devices make it possible to achieve current sensitivity at a level of 10 -10 A, which no longer meets the increased requirements for modern measurement technology. In addition, these devices, by their design, are characterized by considerable labor-intensiveness in the manufacture and execution of adjustment and adjustment works.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс входное устройство электрсалетра, содержащее цилиндрический каркас с расположенным внутри него лин 1мическим конденсатором, входным- изол тором и входным электродом с охраннымThe closest in technical essence to the present invention is an inlet device of an electriser, containing a cylindrical frame with a lined capacitor 1 inside it, an input insulator and an input electrode with guard

кольцом, электромагниты с толкател ми и контакты 2.,ring, electromagnets with pushers and contacts 2.,

Недостатками данного устройства вл ютс ограниченные функциональные возможности контактной системы , значительный уровень внутренних шумов, ограничивающих чувствительность как по току, так и напр жению, и сложность регулировки растворов контактов .The disadvantages of this device are the limited functionality of the contact system, the significant level of internal noise, which limits the sensitivity of both current and voltage, and the difficulty of adjusting contact solutions.

Данное устройство может быть использовано в качестве измерителей сил малого тока, в которых дл количественной оценки измер емого тока используетс только метод пещени напр жени на известном измерительном резисторе. Дл этой цели в нем используютс резисторы различного номинального значени по сопротивлению , жестко закрепленные в продольных пазах, выполненных по наружной поверхности каркаса. В зависимости от требуемого диапазона измерени необходимый резистор подключаетс в цепь измерени с помощью контактной пары, образованной жесткими выводами резистора и входного электрода. Контактна пара закыкаетс при подаче напр жени на электромагниты, . жестко закрепленные, в продольных циThis device can be used as a measuring instrument for low-current forces, in which only a voltage-sensing method on a known measuring resistor is used to quantify the measured current. For this purpose, it uses resistors of different nominal resistance values, rigidly fixed in longitudinal grooves made on the outer surface of the frame. Depending on the required measurement range, the required resistor is connected to the measurement circuit using a contact pair formed by the hard terminals of the resistor and the input electrode. The contact pair closes when energizing electromagnets,. rigidly fixed in longitudinal chi

линдрических пазах, выполненных на наружной поверхности каркаса. Такое выполнение самой контактной сиCTei iH входного устройства электро-: метра обладает р дом недостатков. ,Lindric grooves made on the outer surface of the frame. This embodiment of the most contact SiCTi iH of the input device of the electro-: meter has a number of disadvantages. ,

Во-первых, контактна система устройства по исполнению конструкции вл етс рассредоточенной, т.е. контакты, образующие контактную пару расположены на различных элементах конструкции устройства: один на резисторе , а второй на входном электроде . Такое выполнение конструкции контактной системы не позвол ет выпол нить установку необходимого раствора, контактов, который обеспечивал бы надежное замыкание контактов в процессе эксплуатации устройства. Нужный раствор контактов устанавливаетс только после окончательной сборки устройства либо путем опускани или подн ти резистора с жестко закрепленным контактом, что, в свою очередь, вызывает необходимость изменени установки по высоте электромагнитов , либо путем подгибки контактов . Поскольку входное устройство электрометра относитс к разр ду прецизионных устройств, требующих наличи высокой степени чистоты внутри рабочего объема, то дополнительна механическа регулировка контактной системы, может служить, как это часто случаетс на практике, причиной загр знени входных устройств (ворсинки и другие инородные тела). Одновременно выполнение такой регулировки требует высокой квалификации исполнител и накладывает жесткие требовани на технологический процесс сборки устройства и на чистоту инструментов, примен емых при выполнении самого технологического процесса сборки и регулировкFirst, the contact system of the device is dispersed, i.e. The contacts forming the contact pair are located on different elements of the device design: one on the resistor and the other on the input electrode. Such an embodiment of the design of the contact system prevents installation of the required solution, contacts, which would ensure reliable closure of the contacts during operation of the device. The required contact solution is established only after the final assembly of the device, either by lowering or raising a resistor with a rigidly fixed contact, which, in turn, necessitates changing the installation along the height of the electromagnets, or by bending the contacts. Since the input device of an electrometer is related to the discharge of precision devices that require a high degree of purity within the working volume, the additional mechanical adjustment of the contact system can serve, as often happens in practice, to cause contamination of the input devices (villi and other foreign bodies). At the same time, such adjustment requires the high qualification of the performer and imposes stringent requirements on the assembly process of the device and on the cleanliness of the tools used in the process of assembly and adjustment itself.

Во-вторых, входное устройство обеспечивает измерение малых сил посто нного тока только методом падени напр жени на высокоомном резисторе . Реализацию же второго, более чувствительного и точного метода измерени малых сил посто нного тока - метода интегрировани с помощью высококачественного высокоомного конденсатора - входное устройство обеспечить не может. Невозможность реализации указанного метода заключаетс в тетл, что существук ца ксиибинаци контактов в контактной системе .oro устройства не позвол ет выполнить коммутацию, необходимую дл регшизации второго метода измерени малых сил посто нного тока, даже если в конструкцию входного устройства ввести высокоомный конденсатор, того, недостатком известного входного устройства, вл етс наличие собственных, аддитивных помех которые ограничивают предельные возможиости электродов, использующихSecondly, the input device provides for the measurement of small DC forces only by the method of voltage drop across a high-resistance resistor. However, the implementation of the second, more sensitive and accurate method of measuring low DC forces — the integration method using a high-quality high-resistance capacitor — cannot provide an input device. The impossibility of the implementation of this method is in the form of a tetl, that the contact xixing structure in the contact system of the .oro device does not allow the switching necessary to regain the second method of measuring low DC forces, even if a high-resistance capacitor is introduced into the input device known input device, is the presence of its own, additive interference that limit the limiting possibilities of the electrodes using

указанные входные устройства, что снижает чувствительность устройства.These input devices, which reduces the sensitivity of the device.

Цепь изобретени - расширение Функциональных возможностей входного устройства электрс 1етра(. и упрощение технологического процесса регулировки .The circuit of the invention is an extension of the Functionality of the input device of the electric 1tra (. And simplification of the adjustment process.

Поставленна цель достигаетс теМ Что во входном устройстве электромет ра, содержащем цилиндрический каркас с расположенным внутри него динамическим конденсатором, входным изол тором и входным электродом с охранным кольцом, электромагниты с толкател ми и контакты, цилиндрический каркас выполнен сборным и содержит минимум два диска, разъемно соединенных по меньшему диаметру и устаноленных с возможностью фиксации относительно друг друга, первый диск выполнен с отверсти ми, геометрические оси которых параллельны, а контакты с заранее установленным раствором , жестко закреплены в упом нутых отверсти х первого диска со стороны толкателей электромагнитов, при этом входной изол тор с входным электродом и охранным кольцом установлены в центре первого диска, а электромагниты с толкател ми - во втором диске.The goal is achieved by a tem. In the input device of the electrometer, containing a cylindrical frame with a dynamic capacitor located inside it, an input insulator and an input electrode with a guard ring, electromagnets with pushers and contacts, the cylindrical frame is assembled and contains at least two disks detachably connected the smaller diameter and fixed with the possibility of fixation relative to each other, the first disk is made with holes, the geometrical axes of which are parallel, and the contacts with the charge It installed solution rigidly fixed in said apertures of the first disc by the pushers electromagnets, the input isolator to the input electrode and the guard ring mounted in the center of the first disc, and electromagnets with pushers - in the second disk.

Кроме того, все металлические поверхности деталей и сборочных единиц , вход щих в конструкцию, приведены к идентичной поверхности путем гальванического покрыти , в качестве которого использован, например, никель .In addition, all the metal surfaces of the parts and assembly units included in the construction are brought to the identical surface by electroplating, such as nickel, for example.

На чертеже показано предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Claims

The device consists of a housing 1, a frame 2, simultaneously acting as a screen for a dynamic capacitor 3 with a capacitor 4 and a supporting structure on which a disk 5 with electromagnets 6 and pushers 7 is attached. In the upper part of the frame 2 a second 8 is installed with locked in the insulators 9 by contacts 10. The disk 8 is mechanically rigidly connected to the disk 5 with screws 11. In the center of the disk 8, there is a guard ring 12 with a terminal, an input insulator 13 in which the input electrode 14 is rigidly fixed. At the lower end of the electrode 14 set fixed contact 15 on which separation resistor 16 is installed. One end of separation resistor 16 is galvanically connected with fixed contact 15, and the other end ends with an elastic element - contact 17. Dynamic capacitor 3 with its lower part is fixed with a patch nut 18 . For connecting the input device, glass insulators 19 are used with leads fixed in the base of the frame 2. The connection of the dynamic capacitor 3 is carried out using the leads 20. The device is operated follows. The measured signal is applied to the input electrode 14. When the power is applied to the windings of the electromagnets 6, the latter are energized and pull the pushers 7 to their feed. As a result, certain contacts are closed and the measured signal is applied to the plates of the dynamic capacitor 3. If the dynamic capacitor is excited and the voltage on the plates of the dynamic capacitor remains constant during the plate oscillations, then the signal that is charged capacitor formed by the plates of a dynamic capacitor. The alternating voltage removed from the dynamic capacitor through the separation capacitor is fed to the input of the buffer cascade (not shown) Depending on the type and type of measured signals, the switching system ensures that the input device operates in the following modes. In the constant current mode, certain contacts, as a result of which a capacitor 4 is connected to the input electrode 14, the capacitance of which is charged by the measured current, the moving plates of the dynamic capacitor 3 The guard ring 12 is connected to the housing 1. The transition from one measurement limit to another is accomplished by changing the division factor, a divider (not shown) by closing the contacts in a certain sequence. In the voltage measurement mode under the sliding plates of the dynamic capacitor 3 and the guard ring 12 are disconnected from the disk 8 and connected to a divider through certain contacts. The transition to the desired measurement range is carried out in the same way as in the first case. All metal surfaces of parts and assembly units included in the design are reduced to an identical metal surface by electroplating, such as nickel, for example. Thus, the proposed design of the device: pzvvolmet implement the method of measurement-. Small currents and low voltages from high-resistance signal sources, based on integrating the measured signal on a known bone, which is currently the most sensitive and accurate method of measurement in the technique of electrometry. In addition, technology. The logical method for tecex metal surfaces of the nodes and parts included in the design of the proposed input device to be identical to one, allows one to significantly reduce the level of intrinsic additive interference of the structure. All this together allows you to create an input device for an electrometer with high output characteristics: the level of current generated by insulators is ± 4 .10-A from peak to peak, the noise level of voltage is 10 V from peak to peak, the number d - emissions caused by radioactive contamination of the structure is not more than two during an hour of continuous operation. The presence of such an input device makes it possible to create the first domestic digital microvoltmeter-electrometer, which has a current sensitivity exceeding at present all well-known domestic and foreign devices of a similar class. Claim 1. Intake device of an electrometer, comprising a cylindrical frame with a dynamic capacitor located inside it, an input insulator and an input electrode with a guard ring, electromagnets with push rods and contacts, differing from the fact that, with the aim of expanding the functionality and simplifying the process adjustment, the cylindrical frame is prefabricated and contains at least two discs that are detachably connected along a smaller diameter and fixed to be fixed relative to each other, the first disk is made with holes whose geometrical axes are parallel, and the contacts, with a pre-installed solution, are rigidly fixed in the holes of the first disk on the side of the electromagnet pushers, while the input insulator with the input electrode and the guard ring are installed in center of the first disk, and electromagnetics with pushers in the second disk. 2. The input device according to claim 1, is distinguished by the fact that, in order to improve the sensitivity, all the metal surfaces of the parts and assembly units included in the design are reduced to an identical metal surface by electroplating, such as nickel. Sources of information taken into account in the examination 1.Ilukovich A.M... Technique of electrometry. M., Energie, 1976,0.34.

2. Authors certificate of the USSR 614386, cl. G 01 R 1/00, 14.03.78. (prototype).