SU892317A1 - Мост дл измерени составл ющих комплексной проводимости - Google Patents

Description

(5А) МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ

I

Изобретение относитс  к области электроизмерительной техники, а точнее к измерению комплексных величин и их параметров, и может быть использовано , например в устройствах дл  измерени  электромагнитных характеристик материалов на высоких частотах .

Известны одинарные Т-образные уравновешиваемые мостовые схемы дл  измерени  составл ющих комплексного иммитанса образцов материалов и их параметров на высоких частотах, в которых активную составл ющую измер емого образца , а часто одновременно и реактивную составл ющую, измер ют либо по изменению величины переменного сопротивлени , представл ющего собой многодекадный магазин активных проводимостей, либо по изменению величины переменного конденсатора, причем схемы, в которых регулиремыми элементами  вл ютс  только емкости, обладают гораздо большимивозможност ми, так как позвол ют производить измерени  на более высоких частотах и с меньшими погрешност ми ГП.

Однако выигрыш последних в точности измерений особенно малых образцов материалов на высоких частотах значительно снижаетс  из-за их низкой чувствительности по напр жению, что  вл етс  серьезным недостатком, пре п тствующим универсальному использо10 ванию такого рода схем.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  мост, содержащий генератор напр жени  высокой частоты, указатель равновеси ,

15 одни выводы которых подключены к общей шине, и одинарную Т-образную схему, содержащую конденсатор переменной емкости, включенный в поперечное плечо, один вывод которого

20 соединен с общей шиной, зажимы дл  подключени  объекта измерени , включенные параллельно конденсатору переменной емкости, резистор, подсоеди3 неииый в первое продольное плечо оди нарной Т-образной схемы, во второе продольное плечо которой включена ка тушка индуктивности , причем один вывод резистора соединен со вторым выводом генератора напр жени  высокой частоты, а второй вывод резистора со вторым выводом первого конденсатора переменной емкости и с одним ; выводом катушки индуктивности, второ выход которой соединен со вторым выводом указател  равновеси , и второй конденсатор переменной емкости,включенный параллельно резистору и катуш ке индуктивности продольной ветвиГ2 Недостатками схемы  вл ютс  низка величина нормализованной (удельной) чувствительности по напр жению, посто нство чувствительности по напр жению во всем диапазоне частот и ее независимость от параметров схемы, не позвол юща  варьировать ее величиной в зависимости от частоты измерени  и от величины измер емого обра ца, Все это сказываетс  на точности измерени  особенно малых величин образцов материалов на высоких частота и  вл етс  существенным недостатком известного устройства, ограничивающи его широкое применение Цель изобретени  - повышение чувс вительности и точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем что в мосте дл  измерени  составл ющих комплексной проводимости, содержащем генератор напр жени  высокой частоты, один вывод которого подключен к общей шине, указатель равновеси , один вывод которого соединен с общей шиной и одинарную Т-образную схему, состо щую из конденсатора переменной емкости, включенного в по перечное плечо, один вывод которого подсоединен к общей шине,зажимов дл  подключени  объектов измерени , вклю ченных параллельно конденсатору переменной емкости, резистора, подключенного в первое продольное плечо одинарной Т-схемы, катушки индуктивности , подключенной во второе продольное плечо, один вывод которой соединен со вторым выводом конденсатора переменной емкости и с одним выводом резистора и .второго конденсатора переменной емкости, подсоединенного в продольную ветвь параллель но катушке индуктивности и резистору второй вывод катушки индуктивности 74 соединен со вторым выводом генератора напр жени  высокой частоты, а второй вывод резистора - со вторым выводом указател  равновеси . На чертеже приведена электрическа  схема моста. Мост содержит генератор 1 напр жени  высокой частоты, конденсатор 2 переменной емкости (С), служащий дл  уравновешивани  и отсчета по активной составл ющей измер емого образца , активное сопротивление 3 (Ro) катушку k индуктивности (L),конденсатор 5 переменной емкости (Сл), служащий дл  уравновешивани  и отсчета по реактивной составл ющей, и указатель 6 равновеси  (индикатор). Устройство работает следующим образом . Напр жение от генератора 1 поступает на Т-образную цепь, состо щую из сопротивлени  3, катушки 4 индуктивности и и двух конденсаторов 2 и 5 переменной емкости. Индикатор 6 баланса схемы подключаетс  на выход Т-образной цепи, а измер емый объект 7 параллельно конденсатору 5 переменной емкости. Уравновешивают схему дважды: без образца, т.е. при разомкнутых зажимах 8-8 (холостой ход) и с образцом, конденсаторами 2 и 5 переменной емкости по нулевым показани м индикатора б Данные дл  расчета реактивной составл ющей отсчитывают по лимбу конденсатора 5 переменной емкости, активной составл ющей по лимбу конденсатора 2 переменной емкости, а расчет осуществл етс  либо с использованием формул, либо непосредственно по лимбам конденсаторов 2 и 5 которые в этом случае должны быть отградуированы в определенных единицах измерени , в зависимости от характера измер емой проводимости. Условие равновеси  одинарной Т-образной уравновешиваемой структуры + z,j + .25 дл  схемы (см. чертеж) в случае, когда образец не подключен, запишеттс  как 0. (1) j L.jujCf Rg+jajL+ RO -r. Если приравн ть вещественные и мнимые части уравнени  (l) к нулю RQ- O V-O

иЬЧ-лтг-о,

uuC где UJ - частота генератора 1, то окажетс , что первоначальное уравновешивание моста достигаетс  при ра ных значени х емкостей переменных конденсаторов рС1) ptr) 1х-ч С 1 что упрощает и повышает точность начальной настройки предлагаемой схемы Дл  схемы (смо чертеж) в случае, когда образец подключен, уравнение равновеси  принимает вид J6x) (и) где QX - активна  составл юща  изме р емой комплексной проводимости; Ьх - реактивна  составл юща  ком лекснои проводимости, Вз в разность между (З) и (1), окончательное условие равновеси  схе мы, в случае метода двух уравновешиваний , получим в виде iU).. ч .1 j ии L (j ш qg у 4 j Ьх )о R - j -, гдеДС, ACij изменение емкостей соо ветственно, причем г(г)(.н) С -1 , utrotD-rLO ) V-i дГ - Г т -а -а Раскрыва  выражение (Ц), т.ео пр равнива  к нулю вещественные и мнимы части, активную и реактивную состав л ющие проводимости в этом случае определ ют из равенства g JJ I/( Д С,); Ьх . Модуль нормализованной чувствительности по напр жению предлагаемой схе мы, учитыва  (2), определитс  как. . ipjl 1 Таким образом, в предлагаемой схеме нормализованна  чувствительность по

напр жению увеличиваетс  в

Claims (1)

1. раз, где .,4/Ч а учитыва , что реальные значени  параметров, вход щих в (6), лежат в пределах f () МГц, RQ (207 30) Ом, L ( 10-) Гн, дл  наихудшего случа  получим 20 п 6,28-3-10вТО т,ео увеличение чувствительности на пор док. Предлагаема  схема моста имеет следующие преимущества. Измерени  составл ющих комплексной проводимости осуществл ютс  по изменению емкостей; схема содержит минимальное количество элементов, необходимых дл  уравновешивани  и раздельного отсчета составл ющих проводи™ мости измер емого образца; первоначальное уравновешивание достигаетс  при равных значени х емкостей переменных конденсаторов; схема имеет раздельный баланс по активной и реактивной составл ющим; регулируемый элемент и измер емый объект заземлены, Тое подключаютс  в поперечное плечо моста; кроме того, схема обладает повышенной чувствительностью по напр жению . Таким образом, в результате изменени  св зей повышаетс  чувствительность и точность измерений, что увеличивает сферу применени  предлагаемого моста. Формула изобретени  Мост дл  измерени  .составл ющих комплексной проводимости, содержащий генератор напр жени  высокой частоты, один вывод которого подключен к общей шине, указатель равновеси , один вывод которого соединен с общей шиной, fi одинарную Т-образную схему, состо щую из конденсатора переменной емкости , включенного в поперечное плечо, один вывод которого подсоединен к общей шине, зажимов дл  подключени  объекта измерени , включенных параллельно конденсатору переменной емкости , резистора, подключенного в первое продольное плечо одинарной Т-схемы, катушки индуктивности, подключенной во второе продольное плечо, один вывод которой соединен со вторым выводом конденсатора переменной емкости и с одним выводом резистора и вт рого конденсатора переменной емкост подсоединенного в продольную ветвь параллельно катушке индуктивности и резистору, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности и точности измерени , второй вывод катушки индуктивности соединен со вторым выводом генератора напр жени  высокой частоты, а второй вывод резистора - со вторым выводом указател  равновеси . 78 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Кугаевский А.Ф. Измерение параметров ферромагнитных материалов на высоких частотах. М., изд-во стандартов , 1973, с„ 90-105о 2о Авторское свидетельство СССР по за вке № 2803732/18-21, кл. G 01 R 17/10, 01.08.79 (прототип)