Измеритель электропараметров конденсаторов

 

Измеритель электропараметров конденсаторов содержит генератор (Г) 1 измерительного напряжения, ключ (К) 2, управляемый Г 3 тока,one рационный усилитель 4, разрядные К 5,11, блок (Б) 6 выборки и хранения , Б 8 управления, вычислительный Б 7, управляемый Г 9 тока, операционный усилитель 10, образцовый конденсатор 12, измеряемый конденсатор 14. Изобретение увеличивает быстродействие измерителя, расширяет его функциональные возможности путем расширения диапазона измеряемых значений тангенса угла потерь и увеличивает точность. 3 ил, . Ut о/г 4: 00 ./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5)) 4 G 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3947289/24-21 (22) 29,08.85 (46) 15.05.87. Бюл. Ф 18 (72) Г.X,Èåëüíèê (53) 621.317.335 (088.Я) (56) Авторское свидетельство СССР

)1 363047, кл. G 01 R 27/26, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 750390, кл. G 01 R 27/26, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПАРАМЕТРОВ

КОНДЕНCATOPOB (57) Измеритель злектропараметров конденсаторов содержит генератор (Г) 1 измерительного напряжения, ключ (К) 2, управляемый Г 3 тока, one рационный усилитель 4, разрядные

К 5,11, блок (Б) 6 выборки и хранения, Б 8 управления, вычислительный

Б 7, управляемый Г 9 тока, операционный усилитель 10, образцовый конденсатор 12, измеряемый конденсатор

14. Изобретение увеличивает быстродействие измерителя, расширяет его функциональные возможности путем расширения диапазона измеряемых значений тангенса угла потерь и увеличивает точность, 3 ил.

1310748

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении высокопроизводительных измерителей параметров конденсаторов, Цель изобретения — увеличение быстродействия измерителя, расширение его функциональных возможностей путем расширения диапазона измеряемых (контролируемых) значений тангенса угла потерь и увеличение точности.

На фиг.! показана блок-схема измерителя электропараметров конденсаторов.

Измеритель содержит генератор 1 измерительного напряжения, ключ 2, управляемый генератор 3 тока, операционный усилитель 4, разрядный ключ

5, блок 6 выборки и хранения, вычислительный блок 7, блок 8 управления, управляемый генератор 9 тока, операционный усилитель 10 второй разрядный ключ 11, образцовый конденсатор

12 и клеммы 13 для подключения измеряемого конденсатора 14.

На фиг.2 приведены временные диаграммы работы измерителя; на фиг.3— схема блока управления.

Выход генератора 1 измерительного напряжения через сигнальную цепь ключа 2 аналогового сигнала соединен с входом управляемого генератора 3 тока, нагруженного на измеряемый конденсатор 14 (С ) с активной составляющей (R„), вход операционного ! усилителя 4 и выходную цепь разряд-. ного ключа 5. С выходом операционного усилителя 4 соединены сигнальные (измерительные) входы блока 6 выборки и хранения аналогового сигнала и

:вычислительного блока 7. Входы управения аналогового ключа 2, разрядного ключа 5, блока 6 выборки и хранения и вычислительного блока 7 соединены с соответствующими выходами блока 8 управления, вход которого соединен с генератором 1 измерительного напряжения. При этом выход усилителя 10 соединен с входом опорного напряжения вычислительного блока 7, вход операционного усилителя 10 выход разрядного ключа 11 и образцовый конденсатор 12, включенные параллельно, являются нагрузкой управляемого генератора 9, вход которого подключен к выходу ключа 2, Вход управления разрядного ключа 11 соединен с соответствующим выходом блока 8 управления.

Измеритель электропараметров конденсаторов работает следующим образом.

Во время отрицательного полупериода измерительного напряжения выходные напряжения блока 8 управления равны нулю. При этом ключ 2 аналогового сигнала разомкнут и напряжение на входе управления генератора 3 отсутствует, выходной ток его также отсутствует, разрядный ключ 5 замкнут и измеряемый конденсатор разряжен. ю

С началом положительной полуволны измерительного напряжения генератора 1 на управляющих входах ключей

2 и 5 появляется высокое напряжение (фиг.2а, д), в результате чего ключ

2 аналогового сигнала замыкается, а разрядный ключ 5 размыкается, на входе управляемого генератора 3 тока появляется измерительное напряжение

U< < (фиг,2 б) и выходной ток гене25 ратора 3 заряжает измеряемый конденсатор 14, емкость которого С„, а сопротивление потерь R, Ток з аряда конденсатора при этом повторяет фор30 му напряжения действующего на вхоФ де управления генератора 3 тока.Если Uz>M имеет форму полуволны синусоиды, то ток через измерительный конденсатор

27и

35 i =KU sin п Т (0

40 генератора 3 тока;

U — амплитуда измерительного напряжения;

T — период измерительного напряжения, Заряд, сообщаемый конденсатору к моменту

2 т

g(t) = j K U sin — — tdt

Т о

K„U„T

К концу палупег иода измерительного тока (t = Т/2) напряжение, поступающее на вход вычислительног0 блока 7:

20

ЗО

С К Кот

X ° 11 с з .!3107 где К вЂ” коэффициент усиления уси- . лителя 4.

После этого ключ 2 аналогового сигнала размыкается, ток управляемого генератора 3 тока становится равным нулю и напряжение П сохраняется до тех пор, пока вычислительный блок

7 не обработает результат, В момент перехода U а следовательно, и зарядного тока через макси-10 мум, когда напряжение заряда измеряемого конденсатора равно половине своего конечного значения, на выходе операционного усилителя 4 напряжение

U = — - + KKUR

Uc

2 и x> где Rx — активное сопротивление потерь измеряемого конденсатора.

Это напряжение по команде блока

8 управления запоминается блоком 6 выборки и хранения аналогового сигнала и хранится до конца обработки результатов вычислительным блоком 7, который определяет емкость и тангенс угла потерь измеряемого конденсатора согласно команде UzÄ< по формулам:

2ii 2Uк

R ---- С = — — -- — 1 35

Т ъ Uñ

После фиксации результатов измерения блок 8 управления выдает команду U „ разрядному ключу 5, по которой последний замыкается и разряжает измеряемый конденсатор ° Далее цикл повторяется.

Для устранения влияния нестабиль45 ности напряжения генератора 1 на ре-. зультат измерения можно ввести дополнительные управляемый генератор 9 тока, разрядный ключ 11, операционный усилитель 10 и образцовый конден50 сатор 12. Работа канала образцового конденсатора аналогична работе основного канала. Использование напряжения на выходе операционного усилителя 10 в качестве опорного при иден55 тичности генераторов 3 и 9 тока и операционных усилителей 4 и 10 уст-. раняет влияние нестабильности измерительного напряжения, Таким образом, измеритель проводит измерение за половину периода измерительного напряжения, а при подаче на измерительную позицию конденсатора с начальным зарядом и/или во время действия измерительного понупериода достоверный результат измерения получают после повторного замера, т.е. через 1,5 периода.

Блок 8 управления согласно фиг.3 содержит нуль-орган 15, формирующий импульс. Uä„ óïpàâëåíèÿ ключом 2 аналогового сигнала из напряжения генератора 1, одновибратор 16, запускаемый задним фронтом выходного импульса U < нуль-органа 15 и вырабатывающий сигнал П ц управления вычислительным блоком 7, и формирователь 17, в качестве которого может быть использована схема ИЛИ, формирующий сигнал управления разрядными ключами 5 и 11, Для формирования импульса U x óïðàâëåíèÿ блоком 6 выборки и хранения аналогового сигнала можно использовать фазовращатель

18, сдвигающий фазу входного сигнао ла на 90 . К выходу фазовращателя 18 подключен вход усилителя-ограничителя 19, выходной сигнал которого является входным для другого одновибратора 20, формирующего из фронта импульс U> x управления блоком 6 выборки и хранения °

Практическая реализация вычислительного блока 7 определяется целевым назначением устройства в целом (измерительный прибор, устройство допускового контроля и т.п.).

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Измеритель злектропараметров конденсаторов, содержащий управляемый генератор тока, к выходу которого подключен вход операционного усилителя и одна иэ клемм для подключения измеряемого конденсатора, блок выборки и хранения аналогового сигнала, измерительный вход которого соединен с выходом операционного усилителя, другая клемма для подключения измеряемого конденсатора соединена с общей шиной, и генератор измерительного напряжения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия,расширения функциональных возможностей и уменьшения погрешности измерения, :1310748

Со ставнтель Н. Кринов

Техред А. Кравчук

Корректор Л. Пилипенко

Редактор А.Огар

Заказ 1887/42 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4 в него введены два разрядных ключа, второй управляемый генератор тока, аналоговый ключ, вычислительный блок второй операционный усилитель и блок управления, образцовый конденсатор, причем сигнальные входы первого и второго разрядных ключей: соединены с входами первого и второго операционных усилителей соответственно, а их управляющие входы — с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом блока выборки и хранения, а четвертый — с управляющим входом вычислительного блока, первый вход.которого соединен с выходом первого операционного усилителя, а второйс выходом второго операционного усилителя, вход которого зашунтирован

5 образцовым конденсатором и соединен с зыходом второго управляемого генератора тока, вход которого соединен с входом первого управляемого генератора тока и выходом аналогового ключа, сигнальный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с вторым выходом генератора измерительного напряжения, первый выход которого

15 соединен с входом аналогового кл а. !