Переменная мера активной проводимости

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве элемента уравновешивания и отсчета по активной проводимости в высокочастотных емкостных мостах. Непременная мера активной проводимости содержит изолированные друг от друга статоры 1-3 в ввде полых коаксиальных электродов, размещенные между ними сплошной разделительный экран (РЭ) 4 и выполненный с окнами по длине, равной полуокружности , РЭ 5, ротор 6 в виде пакета цилиндрических электродов и охватывающий его ротор в виде подвижной шторки 7, смежной с РЭ 5, резистор 8,

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 1385093 А1 (д 4 G 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Л

3 г у »

М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ .НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4076378/24-21 (22) 09.06.86 (46) 30.03.88. Бил. У 12 (72) M ° Ä.ÊëHoíñêèé (53) 621.319.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1061067, кл . G 01 К 27/26, 1983.

Сборник научных трудов НПО; ВНИИА им. Д.И.Менделеева, Л., 1982, с, 5870. (54) ПЕРЕМЕННАЯ МЕРА АКТИВНОЙ ПРОВОДИМОСТИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве элемента уравновешивания и отсчета по активной проводимости в высокочастотных емко стных мостах. Переменная мера активной проводимости содержит изолированные друг от друга статоры 1-3 в виде полых коаксиальных электродов, размещенные между ними сплошной разделительный экран (РЭ) 4 и выполненный с окнами по длине, равной полуокружности, ÐÝ 5, ротор 6 в виде пакета цилиндрических электродов и охватьг вающий его ротор в виде подвижной шторки 7, смежной с РЭ 5, резистор 8, 1385093 механизм перемещения с отсчетным барабаном 12 и изолированным от него диэлектрической вставкой 13 штоком

11, механически связанным с ротором

6, подвижная шторка 7 которого соедиИзобретение относится к электроР измерительной технике и может быть использовано в качестве элемента -, уравновешивания и отсчета по активной проводимости (G) в высокочастотных емкостных мостах.

Особенность высоких частот (ВЧ), охватывающих диапазон О, 1-1,00 МГц, состоит в трудности измерения активной составляющей комплексной проводи- l0 мости (или комплексного сопротивления) измеряемого объекта. На ВЧ применяют меры активной проводимости перейенного значения, выполненные в виде пассивного имитатора активной про- 15 водимости на основе переменного воздушного конденсатора. Воздушные конденсаторы являются наиболее высокодобротными из элементов электрических цепей (по сравнению с резисторами и 20 индуктивными катушками) и поэтому: обладают минимальной фазовой, а следовательно, минимальной частотной погрешностью. Пассивные имитаторы G выполняют по схеме двухполюсника или трехполюсника или по двух- или по трехзажимной схеме включения. Все они основаны на использовании дифференциального воздушного конденсатора, который обуславливает входную емкость 30 меры порядка 10 ппФ и более. Их общий недостаток заключается в том, что при включении в плечо моста в качестве элемента уравновешивания и отсчета по ";G понижается точность измерения 35 емкости и тангенса угла потерь для конденсаторов малой емкости.

Целью изобретения является повышение точности на высоких частотах и расширение диапазона воспроизводи- 40 мых величин в сторону малых значений активной проводимости.

На фиг.1 изображена предлагаемая переменная мера активной проводимоснена с корпусом 9 через фиксатор 14.

Переменная мера имеет повышенную точность на высоких частотах и расширенный диапазон воспроизводимых значений. 4 ил.

I 2 ти, на фиг.2 — электрическая схема замещения предлагаемой меры на фиг.3 — схема включения предлагаемой меры в трансформаторный емкостной мост; на фиг.4 — второй ротор предлагаемой меры.

Предлагаемая переменная мера активной проводимости (фиг.1) содержит изолированные друг от друга первый 1, второй 2 и расположенный между ними третий 3 статоры, выполненные в виде полых коаксиальных электродов, размещенные между ними сплошной разделительный экран 4 и выполненный с окнами по длине, равной полуокружности, разделительный экран 5, первый ротор

6, выполненный в. виде пакета цилиндt рических электродов, охватывающий его второй ротор, выполненный в виде подвижной шторки 7, смежной с экраном 5, и сменный резистор 8, установленный между корпусом 9 и торцовой стенкой статора 3. Статоры 1 и 2 подключены к присоединительным выводам меры, выполненным в виде выходного разъема 10, ротор 6 механически связан со штоком 11 механизма перемещения, снабженного отсчетным барабаном

12, и электрически изолирован от штока диэлектрической вставкой 13, а шторка 7 соединена с корпусом 9 через фиксатор 14, снабжена наружным кольцом 15 с отсчетной шкалой и имеет в средней части вырез, накрывающий окна экрана 5 (фиг.4).

Статоры 1 и 3 совместно с ротором

6 образуют переменный конденсатор с бесконтактным поршнем емкостью С,, статоры 2 и 3 совместно со шторкой 7 и экраном 5 образуют конденсатор со ступенчатым изменением емкости С

Оба конденсатора соединены последовательно и вместе с,резистором R cosдают Т-образную цепь (фиг.2). Проход1385ОЯ3 ная активная проводимость этой цепи имеет отрицательное значение и при условии, что (ы R(C, + С )J2 1, определяется по формуле

С = -а НС,С (1)

ПараллелЬная ей емкость составляет весьма малую величийу, не превьппающую 10

Мера работает следующим образом.

С помощью разъема 10 меру включают в измерительное плечо моста (фиг.3) и устанавливают барабан 12 и шкалу кольца 15 на нулевые отметки. При этом ротор 6 находится в выведенном положении, шторка 7 перекрывает окна экрана 5, емкость между статорами 1 и 3 и емкость между статорами 2 и 3 перерезаны экранами 4 и 5, вследствие чего активная проводимость меры рав- 2р на нулю. Иост уравновешивают элементами начального баланса. Параллельно мере подключают объект измерения, например, конденсатор поворотом наружного кольца 15 и связанной с ним 25 шторки 7 и последующей их фиксацией с помощью фиксатора 14 открывают од- . но или несколько окон в экране 5, создавая емкость С между открытыми частями поверхности статоров 2 и 3 ° .30 которая вместе с сопротивлением R резистора 8 определяет цену деления меры. Затем с помощью барабана 12, штока 11 и диэлектрической вставки

13 ротор 6 вводится в пространство

35 между электродами статоров I и 3 до получения равновесия моста по активной проводимости. Создаваемая при этом емкость С,, как видно из формулы (1), прймо пропорциональна активной проводимости измеряемого объекта.

Уравновешивание моста по емкости, вносимой измеряемым объектом, выполняется с помощью моста. При этом одновременно компенсиРуется незначи- 45 тельное изменение выходной емкости меры, составляющее тысячную долю пикофарады и менее.

По сравнению с прототипом в предлагаемой мере точность воспроизведе50 ния на высоких частотах повышена не менее чем на порядок и определяется в основном погрешностью расчета емкости конденсатора с бесконтактным поршнем, составляющей 0,1 . Конденсатор со ступенчатым изменением емкости С оказывает гораздо меньшее влияние на точность меры благодаря тому, что частотная погрешность емкости конденсатора пропорциональна самой емкости, а емкость конденсатора С составляет доли пикофарады. Кроме того, емкость конденсатора С остается фиксированной в процессе работы меры, поэтому может быть точно измерена заранее. Одностороннее расположение электродов, связанных с присоединительными выводами, и резистора позво-! ляет снабдить меру коаксиальным разьемом без удлинения токонесущих проводников, что также повышает точность меры. Мера имеет расширенный в 100 раз диапазон воспроизводимых значений активной проводимости и охватывает до 3 5 порядков величины. Это обеспечивается возможностью регулирования в широких пределах цены деления меры и использованием переменного коиденсатора с большим коэффициентом перекрытия.

Нижний предел активной проводимо-, сти у меры смещен в сторону малых значений, так как конденсатор С позволяет получать ступенчатые приращения емкости, составляющие десятые и сотые доли пикофарады, начиная с нуля. Например, для макета на частоте

1 МГц принято: С, = О, i — 10 пФ, С

0,05-0,5 пФ, R = 30-200 Ом.

Тогда G = 6 10 — 4 10 См (т.е. мера охватывает более 3,5 порядка ак- тивной проводимости). Для измеряемого объекта емкость 10 пФ это соответст«7 -4 вует tg В = 10 — 7:10 . Следовательно, меру целесообразно применять для измерения объектов, обладающих малымИ и средними потерями.

Формула изо бр ет ения

Переменная мера активной,проводимости, содержащая корпус, выводы, резистор и два последовательно соединенных конденсатора, состоящих из ротора со штоком механизма перемещения, первого и электрически соединенного с одним из выводов второго статоров, отличающаяся тем, что, с целью повьппения точности на высоких частотах и расширения диапазона воспроизводимых значений, она снабжена третьим статором, вторым ротором и разделительными экранами, причем третий статор размещен коаксиально между первым и вторым статорами, разделительные экраны размещены между статорами, при этом первьп ротор выполнен.

)385093

А-А

Составитель А.Салынский

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Редактор Н.Горват

Заказ 1411/44 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Нроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в виде пакета цилиндрических электродов, электрически изолированного от штока механизма перемещения, первый статор электрически соединен с другим 5 выводом, в разделительном экране, смежном с вторым ротором, выполнены окна, резистор установлен между корпусом и третьим статором, а второй ротор выполнен в виде шторки, охватывающей первый ротор с возможностью перемещения вдоль окон в разделительном экране и соединен с корпусом.