Способ определения сопротивления и индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения

Авторы патента:

Москвичев Алексей Анатольевич (RU)

Диденко Валерий Иванович (RU)

G01R27/26 - для измерения индуктивности и(или) емкости; для измерения добротности, например резонансным способом; для измерения коэффициента потерь; для измерения диэлектрических постоянных

Владельцы патента RU 2491559:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения сопротивления и индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность определения не только индуктивности рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения, но и сопротивления пары обмоток трансформатора напряжения, при этом переходной процесс рассматривается в виде трех экспонент, что способствует более точному определению параметров трансформатора. Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе измерения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения как произведение постоянной времени переходного процесса τ на активное сопротивление осциллографируемой R_ц, цепи L_σ2BH=τ·R_ц, состоящем в измерении параметров второго участка переходного процесса тока при скачке входного напряжения на одной из фаз, согласно изобретению вторичную обмотку той же фазы закорачивают, скачок напряжения подают от источника напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением на первичную обмотку, определяют индуктивность рассеяния и сопротивление первичной обмотки трансформатора напряжения, переходной процесс рассматривают в виде трех экспонент, в соответствии с выражением

5 ил.

Для трансформатора напряжения время измерения сопротивления первичной обмотки на постоянном токе при разомкнутой вторичной обмотке составляет десятки минут. Между тем, в промышленности время измерения нежелательно иметь свыше 30 с. [Oleh W. Iwansiw, P. Eng. "The art and science of measuring the winding resistance of power transformers.", 29 October 2011, <http://www.eltelindustries.com/webadmin/PDFs/22042009104706100.pdf>]. Для сокращения времени измерения сопротивления первичной обмотки предложено испытывать трансформатор при скачке входного сигнала и холостом ходе на выходе [GuanGen-zhi, LiuKai, HuangHai-kun, ZhaoLai-hong. "A New Quick Measuring Method of DC Resistance of Transformer's Windings." Gaoyadianqi, HighVoltageAppar., 40, №1, p.50-52, 2004. China, rez. Eng.], когда установившееся значение входного тока и сопротивление первичной обмотки на постоянном токе находится путем экстраполяции. Постоянная времени при этом измерении пропорциональна индуктивности намагничивания. В зависимости от тока она может меняться в 2-3 раза. При измерениях только в начале экспоненты достижение достаточно высокой точности затруднено как из-за изменения индуктивности рассеяния, так и из-за инструментальных погрешностей. Если использовать интервал измерения в несколько постоянных времени, то нелинейность и инструментальные погрешности влияют меньше, но оказывается недостижимым время измерения менее 30 с.

Наиболее близким к предлагаемому способу определения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения является определение индуктивности рассеяния высоковольтной (первичной) обмотки L_σBH как произведения постоянной времени переходного процесса (τ) на активное сопротивление осциллографируемой цепи (R_ц):

L_σBH=τ*R_ц (патент №2377586).

Суть метода состоит в том, что на первичную обмотку одной из фаз попеременно подается напряжение постоянного тока и нулевой сигнал, первичные обмотки двух других фаз закорочены через резисторы, а все вторичные обмотки разомкнуты. Измерение индуктивности рассеяния первичной обмотки производится путем расчета постоянной времени по переходному процессу при сбросе входного сигнала на ноль. Активное сопротивление осциллографируемой цепи должно быть измерено каким-то другим способом, который в заявке не обсуждается. Быстродействие определения постоянной времени достаточно высоко по сравнению с предыдущим способом. Недостатком данного способа является отсутствие измерения активного сопротивления. Этот метод не применим для однофазных трансформаторов. Данный способ учитывает только одну экспоненту в переходном процессе, что делает его недостаточно точным.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в расширении измеряемых параметров и повышении точности измерения.

Технический результат, получаемый предлагаемым изобретением, заключается в подаче скачка напряжения с пренебрежимо малым выходным сопротивлением на первичную обмотку трансформатора при коротком замыкании вторичной обмотки при этом возможно определить не только индуктивность рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения, но и сопротивление пары обмоток трансформатора напряжения, переходной процесс рассматривается в виде трех экспонент, что способствует более точному определению параметров трансформатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе измерения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения как произведение постоянной времени переходного процесса τ на активное сопротивление осцилографируемой R_ц цепи L_σBH=τ*R_ц, состоящем в измерении параметров второго участка переходного процесса тока при скачке входного напряжения на одной из фаз, согласно изобретению вторичную обмотку той же фазы закорачивают, скачок напряжения подают от источника напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением на первичную обмотку, определяют индуктивность рассеяния и сопротивление первичной обмотки трансформатора напряжения, переходной процесс рассматривают в виде трех экспонент, в соответствии с выражением

где τ₁ - постоянная времени первой экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению $\frac{L_{a}}{2 R_{m}}$ ,

τ₂ - постоянная времени второй экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению $\frac{L_{a}}{R_{a}}$ ,

τ₃ - постоянная времени третьей экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению $\frac{2 L_{m}}{R_{a}}$ ,

i₁ - входной ток,

U₁ - скачок напряжения на входе трансформатора,

R_m - сопротивление намагничивания,

L_m - индуктивность намагничивания,

L_a - индуктивность рассеяния первичной обмотки, принимаемая равной индуктивности рассеяния вторичной обмотки, приведенной к первичной обмотке,

R_a - сопротивление первичной обмотки, принимаемое равным сопротивлению вторичной обмотки, приведенного к первичной обмотке;

рассматривается поочередно интервал времени, на котором третья экспонента имеет линейный вид и интервал времени, на котором первая экспонента уже установилась и вторая экспонента имеет линейный вид; учитывается влияние на переходной процесс трансформатора токов первой и третьей экспоненты, после их исключения получается новый переходной процесс и определяется постоянная времени второй экспоненты τ₂, а затем сопротивление R_a и индуктивность рассеяния L_a первичной обмотки трансформатора напряжения.

Фиг.1. Схема замещения трансформатора напряжения.

Фиг.2. Переходной процесс для силового трансформатора (частный случай трансформатора напряжения при мощности выше 1 МВт) с типичными параметрами U₁=1 B, L_a=2,89 Гн, R_a=45,56 Ом, L_m=1,033 кГн, R_m=1,21 МОм.

Фиг.2а. Переходной процесс для силового трансформатора (частный случай трансформатора напряжения при мощности выше 1 МВт) с типичными параметрами U₁=1 В, L_a=2,89 Гн, R_a=45,560 м, L_m=1,033 кГн, R_m=1,21 МОм при исключении влияния третьей экспоненты.

Фиг.2б. Переходной процесс для силового трансформатора (частный случай трансформатора напряжения при мощности выше 1 МВт) с типичными параметрами U₁=1 В, L_a=2,89 Гн, R_a=45,560 м, L_m=1,033 кГн, R_m=1,21 МОм при исключении влияния третьей и первой экспоненты.

Фиг.3. Устройство, подающее на вход трансформатора напряжения скачок напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением.

Входной ток трансформатора напряжения, представленного эквивалентной схемой на Фиг.1, при подаче скачка напряжения с пренебрежимо малым выходным сопротивлением на первичную обмотку трансформатора напряжения при коротком замыкании вторичной обмотки изображен на Фиг.2 и может быть с точностью до долей процента записан в виде:

τ₂ - постоянная времени второй экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению $\frac{L_{a}}{R_{a}}$ ,

U₁ - скачок напряжения на входе трансформатора,

R_m - сопротивление намагничивания,

L_m - индуктивность намагничивания,

L_a - индуктивность рассеяния первичной обмотки, принимаемая равной индуктивности рассеяния вторичной обмотки, приведенной к первичной обмотке;

R_a - сопротивление первичной обмотки, принимаемое равным сопротивлению вторичной обмотки, приведенного к первичной обмотке.

Индуктивность рассеяния пары обмоток рассчитывается как L_обм=2L_a. Сопротивление пары обмоток находится как R_обм=2R_a.

Значения параметров L_a и R_a находятся по мгновенным значениям тока переходного процесса.

Для определения индуктивности рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения исследуем переходной процесс для трансформатора напряжения при скачке напряжения на входе и коротком замыкании выходных обмоток.

Рекомендуемый алгоритм расчета искомых параметров приводится ниже для U₁=1 В и типичных параметров трансформатора напряжения: L_a=2,89 Гн, R_a=45,560 м, L_m=1,033 кГн, R_m=1,21 МОм.

Основной интерес для нас представляет вторая экспонента переходного процесса (Фиг.2), постоянная времени τ₂ которой определяется искомыми параметрами. Долго ждать установления процесса нельзя, так как при приближении к концу третьей экспоненты влияния нелинейности возрастает. Чтобы исключить третью экспоненту, будем рассматривать интервал от 10τ₂ до 0,1τ₃, т.к. нелинейность на этом участке относительно мала, а время измерения обычно не превышает 30 секунд. На этом интервале третья экспонента имеет линейный вид a+bt, т.е. мы можем учесть вносимое изменение этой экспоненты на переходной процесс на интервале от нуля до 0,1τ₃, если найдем bt. Значением и b можно найти, решив систему из двух уравнений:

${\begin{cases} i_{3,1} = a + b t_{1} \\ i_{3,2} = a + b t_{2} \end{cases}$ ,

где

t₁=10τ₂,

t₂=0,1τ₃,

i_3,1 - ток в момент времени t₁,

i_3,2 - ток в момент времени t₂.

Решая систему уравнений, находим а=0,0109809 А и b=2,28813·10^-4 А/с. Вычитаем из всех значений тока bt, тем самым получим новый график (Фиг.2а).

Далее, избавимся от первой экспоненты. Для этого рассмотрим интервал от 10τ₁ до 0,1τ₂, т.к. на этом участке первая экспонента установилась и вторая экспонента имеет линейный вид c+dt. Значение с и d можно найти, решив систему из двух уравнений:

${\begin{cases} i_{2,1} = c + b t_{3} \\ i_{2,2} = c + b t_{4} \end{cases}$ ,

где

t₁=10τ₂,

t₂=0,1τ₃,

i_2,1 - ток в момент времени t₃,

i_2,2 - ток в момент временив.

Решая систему уравнений, находим c=5,13137·10^-7 A и d=0,164626 А/с. Вычитая из всех значений тока на интервале от 10τ₁ до 10τ₂ значение с, получаем скорректированный график переходного процесса входного тока (фиг.2б).

На полученном графике рассматриваем интервал от 10τ₁ до 10τ₂. Возьмем несколько точек и рассчитаем индуктивность рассеяния трансформатора напряжения по формуле L_a=τ₂·R_a.

Первая точка: t=0,1 с, значение тока при этом i=0,00870660 А.

Вторая точка: t=0,001 с, значение тока при этом i=0,000171554 А.

Полученная экспонента (фиг.2б) описывается по формуле:

$i_{н о в} = I_{у с т 2} (1 - e^{\frac{- t}{τ_{2}}})$ ,

где i_нов - значение тока в момент времени t на интервале от 10τ₁ до 10τ₂,

$I_{у с т 2} = \frac{U_{1}}{2 R_{a}} - \frac{U_{1}}{R_{m}}$ - установившееся значение тока.

Сопротивление намагничивания R_m можно найти по формуле:

$R_{m} = \frac{1}{2 c}$ ,

где с - установившееся значение тока первой экспоненты, найденное ранее.

Установившийся ток второй экспоненты определяется по следующей формуле:

I_уст2=а-с,

где а - сумма установившихся значений тока первой и второй экспоненты, найденная ранее.

Для трехфазного трансформатора сопротивление и индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения находятся для каждой фазы поочередно.

Сопротивление первичной обмотки трансформатора напряжения R_a находится по следующей формуле:

$R_{a} = \frac{U_{1}}{2 (I_{у с т 2} + \frac{U_{1}}{R_{m}})}$ .

Находим значение постоянной времени по формуле:

Индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения определяется как произведение постоянной времени второй экспоненты τ₂ на сопротивление первичной обмотки R_a: L_a=τ₂R_a,

где τ₂ - соответствует τ из прототипа после исключения первой и третьей экспоненты,

R_a - соответствует R_ц из прототипа при использовании устройства подачи скачка напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением.

Согласно расчетам сопротивление первичной обмотки составляет 45,5313 Ом, значение индуктивности рассеяния первичной обмотки для первой точки составляет 2,8915 Гн, а для второй - 2,8914 Гн. Номинальное сопротивление первичной обмотки составляет 45,560 м, а номинальная индуктивность рассеяния первичной обмотки составляет 2,89 Гн. Относительная погрешность определения сопротивления первичной обмотки или пары обмоток составляет - 0,063%. Относительная погрешность определения индуктивности рассеяния первичной обмотки или пары обмоток в первом случае составляет 0,052%, во втором случае составляет 0,048%. Полученные значения погрешностей определения сопротивления и индуктивности первичной обмотки значительно ниже приводимых в литературе, в том числе в патенте №2377586.

Для реализации подачи на вход трансформатора напряжения сигнала с пренебрежимо малым входным сопротивлением при достаточно точном измерении тока может быть использована схема, показанная на Фиг.3.

Рассмотрим схему на Фиг.3 в режиме покоя. На вход операционного усилителя А1 подается нулевое напряжение. Ток источника I₀ равен, например, 10 мА. Считаем, что операционный усилитель А1 идеальный (U_вх,диф=0, I_вх+=I_вх-=0). Из этого следует, что U_вх+=U_вх-=0, то есть на истоке полевого транзистора VT1 будет нулевой потенциал. Через трансформатор напряжения ток не потечет из-за отсутствия разности потенциалов. Значит, весь ток потечет через транзистор VT1. Этот же ток потечет через прецизионный резистор R₀, сопротивление которого равно, например, 10 м. Падение напряжения на резисторе R₀ будет равно 10 мВ. Исходя из спецификаций полевых транзисторов, можно подобрать такой, чтобы полевой транзистор работал в усилительном режиме для любых токов трансформатора напряжения. Подключив к потенциальным зажимам резистора R₀ аналого-цифровой преобразователь (АЦП), мы сможем измерять ток, протекающий через полевой транзистор VT1. Вычитая из этого тока начальный ток I₀, находим ток первичной обмотки i₁.

Рассмотрим работу схемы в динамике. Скачок напряжения на первичной обмотке первой фазы трансформатора напряжения U₃=U₁ обеспечивается источником напряжения постоянного тока с помощью переключателя. Входной ток трансформатора напряжения практически равен изменению тока стока транзистора VT1. Для организации минимальной задержки включения скачка напряжения транзистор VT1 поддерживается в открытом режиме при помощи источника тока I₀. Ток i₁, протекающий через первичную обмотку трансформатора напряжения, измеряется при помощи АЦП, подключенного к прецизионному резистору с известным сопротивлением. Фиксируя значения этого тока для разных моментов времени, можно найти сопротивление и индуктивность рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения с помощью алгоритма, описанного выше. Выходное сопротивление источника напряжения, от которого питается трансформатор напряжения, примерно равно сопротивлению полевого транзистора, деленному на коэффициент усиления операционного усилителя. При типичном сопротивлении полевого транзистора на уровне единиц Ом и коэффициенте усиления около 10⁶ расчетное выходное сопротивление схемы имеет пренебрежимо малое значение порядка единиц мкОм. Сопротивления проводов и контактов могут быть исключены известным четырехпроводным подключением проводов. В то же время сопротивление образцового резистора R₀ может быть выбрано достаточно большим (резисторы с малым сопротивлением обычно менее точны) без влияния на переходной процесс входного тока трансформатора напряжения. Выше описывалось измерение сопротивления и индуктивности рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения при скачке напряжения на первичной обмотке и коротком замыкании вторичной обмотки. В прототипе после установления сигнала после скачка производится сброс сигнала и именно здесь осуществлялось измерение. Таким образом, предложенный способ имеет преимущество перед известным способом и по быстродействию.

Способ измерения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения как произведение постоянной времени переходного процесса τ на активное сопротивление осциллографируемой R_ц цепи L_σBH=τ·R_ц, состоящий в измерении параметров второго участка переходного процесса тока при скачке входного напряжения на одной из фаз, отличающийся тем, что вторичную обмотку той же фазы закорачивают, скачок напряжения подают от источника напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением на первичную обмотку, определяют индуктивность рассеяния и сопротивление пары обмоток трансформатора, переходный процесс рассматривают в виде трех экспонент в соответствии с выражением
,
где τ₁ - постоянная времени первой экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению $\frac{L_{a}}{2 R_{m}}$ ,
τ₂ - постоянная времени второй экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению $\frac{L_{a}}{R_{a}}$ ,
τ₃ - постоянная времени третьей экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению $\frac{2 L_{m}}{R_{a}}$ ,
i₁ - входной ток,
U₁ - скачок напряжения на входе трансформатора,
R_m - сопротивление намагничивания,
L_m - индуктивность намагничивания,
L_a - индуктивность рассеяния первичной обмотки, принимаемая равной индуктивности рассеяния вторичной обмотки, приведенной к первичной обмотке,
R_a - сопротивление первичной обмотки, принимаемое равным сопротивлению вторичной обмотки, приведенного к первичной обмотке;
рассматривается поочередно интервал времени, на котором третья экспонента имеет линейный вид и интервал времени, на котором первая экспонента уже установилась и вторая экспонента имеет линейный вид;
учитывается влияние на переходный процесс трансформатора токов первой и третьей экспоненты, после их исключения получается новый переходный процесс и определяется постоянная времени второй экспоненты τ₂, а затем сопротивление R_a и индуктивность рассеяния L_a первичной обмотки трансформатора напряжения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения эквивалентных параметров CG-двухполюсников. .

Способ и устройство для емкостного обнаружения объектов // 2486530

Способ измерения коэффициента затухания акустических волн в резонаторной структуре и ее добротности // 2477493

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при физических исследованиях механизмов затухания акустических волн в твердых телах и в технике при разработке и производстве акустических ВЧ и СВЧ резонаторов и фильтров.

Способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих веществ в широком диапазоне частот // 2474830

Способ измерения физической величины // 2473889

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. .

Способ диагностики агрегатов машин по параметрам работающего масла // 2473884

Изобретение относится к технической диагностике агрегатов машин, имеющих замкнутую систему смазки, и предназначено для анализа содержания продуктов загрязнения в работающем масле и экспресс-диагностики технического состояния машин.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь скорости потока газа и жидкости // 2473097

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения скорости потока газа или жидкости резистивными подогреваемыми датчиками. .

Способ определения вольт-фарадных характеристик силовых полупроводниковых приборов // 2456628

Изобретение относится к технике измерения электрических параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля их качества. .

Устройство для определения диэлектрической проницаемости образца материала при воздействии внешних факторов // 2453856

Изобретение относится к измерениям диэлектрической проницаемости материалов при воздействии внешних факторов, преимущественно к устройствам измерения диэлектрической проницаемости при нагреве.

Способ обнаружения и классификация загрязнения пресноводной среды и устройство для его осуществления // 2453833

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по эдс самоиндукции // 2498327

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя или трансформатора. Техническим результатом является управление током разрыва в цепи диагностируемой обмотки электродвигателя. Технический результат достигается благодаря тому, что микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по ЭДС самоиндукции содержит микроконтроллер 1, делитель напряжения 2, первый RC-фильтр 3, управляемый ключ 4, индикатор 5, второй RC-фильтр 6, источник тока 7 управляемый и диагностируемую обмотку 8 электродвигателя. При этом выход второго ШИМ микроконтроллера подключен к входу второго RC-фильтра 6, выход которого подключен к входу управления источника тока 7, первая клемма которого подключена ко второму выводу ключа 4, а вторая клемма подключена ко второму выводу диагностируемой обмотки 8. 1 ил.

Способ определения коэффициента потерь tgδ диэлектриков // 2501028

Изобретение относится к СВЧ технике, а именно к способам определения коэффициента потерь tgδ диэлектриков методом объемного резонатора. Образец измеряемого диэлектрика помещают в область максимального электрического поля резонатора, возбужденного на моде Е010, измеряют добротность резонатора с образцом и без образца и по результатам измерений судят о значении tgδ диэлектриков. Заявленный способ характеризуется тем, что используют эффект роста добротности системы резонатор-диэлектрик при вводе образца диэлектрика. Если при вводе образца добротность системы увеличивается, собственную добротность резонатора увеличивают до такого максимального значения Q, при котором добротность системы при вводе диэлектрика не меняется, и tgδ образца измеряемого диэлектрика определяют из соотношения: tgδ=(ε-1)/εQ, где ε - диэлектрическая постоянная образца диэлектрика; Q - собственная добротность резонатора, при которой при вводе образца диэлектрика добротность системы резонатор-диэлектрик не меняется; а если при вводе образца добротность системы уменьшается, предварительно уменьшают добротность резонатора до такого значения, при котором при вводе образца добротность системы возрастает, и далее проводят измерения в соответствии с описанной выше процедурой. Технический результат заключается в расширении диапазона измеряемых добротностей и повышении точности измерения коэффициента потерь tgδ диэлектриков. 1 з.п. ф-лы.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код с генератором, управляемым напряжением // 2502076

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано для измерения физических величин, контролируемых резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код с генератором, управляемым напряжением, содержит первый резистор 1 (R1), второй резистор 2 (R2), третий резистор 3 (R3), четвертый резистор 4 (R4), управляемый напряжением и снабженный входом разрешения генерирования генератор 5 и МК 6. Первые выводы резисторов 1, 2, 3 и 4 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам МК 6, вторые выводы резисторов 1, 2, 3 и 4 подключены к входу управления напряжением генератора 5, выход которого подключен к счетному входу встроенного в МК 6 двоичного счетчика, пятый выход МК 6 подключен к входу разрешения генерирования генератора 5. Технический результат заключается в повышении чувствительности. 1 ил.

Способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих веществ // 2509315

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности может быть использовано в спектроскопии диэлектриков для исследования диэлектрических характеристик веществ, знание которых необходимо при дистанционном электромагнитном зондировании, диэлектрическом каротаже, изучении молекулярного строения вещества. В способе измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих тел в широком диапазоне частот в одной ячейке, используемой в диапазоне частот выше 100 МГц как отрезок коаксиальной линии, а в диапазоне ниже 1 МГц как цилиндрический конденсатор, при этом в диапазоне частот выше 100 МГц диэлектрическая проницаемость вычисляется через измеренные значения комплексного коэффициента передачи электромагнитной волны (параметра матрицы рассеяния S12), а в диапазоне частот ниже 1 МГц - через измерение полной проводимости, новым является то, что для измерений в диапазоне частот 0,3-100 МГц используется дополнительный отрезок коаксиальной линии волновым сопротивлением 50 Ом сечения, большего, чем у ячейки, внутренний диаметр внешнего проводника которой определяют по формуле D 1 = d 1 exp ( Z 01 60 ) , где d1 - внешний диаметр корпуса ячейки; Z01 - волновое сопротивление дополнительного отрезка коаксиальной линии, в которой размещена ячейка, при этом ячейку включают как цилиндрический конденсатор в разрыв внутреннего проводника дополнительного отрезка коаксиальной линии, имеющего два СВЧ разъема, к центральным проводникам которых подключены с одной стороны центральный проводник ячейки, а с другой стороны - корпус ячейки через согласующий переходник в виде отрезка конической линии волновым сопротивлением 50 Ом, и производят его калибровку, для чего определяют параметры эквивалентной схемы дополнительного отрезка коаксиальной линии с расположенной в ней пустой ячейкой, затем заполняют ячейку исследуемым веществом и в диапазоне частот 0,3-100 МГц измеряют комплексный коэффициент передачи (параметр матрицы рассеяния S12) и по формулам, связывающим КДП с параметром S12, определяют КДП. Данный способ измерения КДП обеспечивает ее измерение в одной ячейке с низкой погрешностью во всем частотном диапазоне от 1 кГц до 6000 МГц. 9 ил.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста уитстона методом широтно-импульсной модуляции // 2515309

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста Уитстона методом широтно-импульсной модуляции содержит первый резистор 1, второй резистор 2 (он же резистивный датчик), третий резистор 3, четвертый резистор 4, пятый резистор 5, шестой резистор 6, RC-фильтр 7 и микроконтроллер 8. Резисторы 1 и 2 первыми выводами подключены к входу RC-фильтра 7, выход которого подключен к первому входу АК микроконтроллера 8, первый вывод резистора 5 подключен ко второму выводу резистора 2 и к первому выводу резистора 6, второй вывод резистора 5 подключен к выходу ШИМ микроконтроллера 8, первые выводы резисторов 3 и 4 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 8, вторые выводы резисторов 1, 3, 4 и 6 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 8. Технический результат заключается в повышении точности микроконтроллерного измерительного преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для измерения свойства диэлектрического материала // 2528130

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого устройства является повышение точности измерения. Устройство для измерения свойства диэлектрического материала содержит генератор электромагнитных колебаний, первый развязывающий элемент, соединенный выходом со входом фазовращателя, передающую и приемную антенны, детектор, подключенный выходом к блоку обработки информации, и аттенюатор. Для достижения технического результата введены первый и второй волноводные тройники и второй развязывающий элемент, причем выход генератора электромагнитных колебаний соединен с первым плечом первого волноводного тройника, второе плечо которого подключено к входу первого развязывающего элемента, выход фазовращателя через аттенюатор соединен с первым плечом второго волноводного тройника, второе плечо которого подключено к приемной антенне, третье плечо второго волноводного тройника соединено со входом детектора, третье плечо первого волноводного тройника через второй развязывающий элемент соединен с передающей антенной. 1 ил.

Резонансное устройство для ближнеполевого свч-контроля параметров материалов // 2529417

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано для измерения электрофизических параметров материалов. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности до порядка 1 микрометра, а также повышении чувствительности до уровня, достаточного для определения параметров материалов с диэлектрической проницаемостью в диапазоне 1.5÷400 и проводимостью в диапазоне 2·10-2 Oм-1·м-1÷107 Ом-1·м-1.Заявленное устройство содержит СВЧ-генератор с подключенным к нему прямоугольным волноводом, имеющим измерительное устройство с волноводной резонансной системой в качестве оконечного устройства, причем оконечное устройство содержит емкостную металлическую диафрагму, согласно решению на емкостную металлическую диафрагму наложен плоскопараллельный образец диэлектрика с площадью, равной площади фланца волновода, а на образец диэлектрика наложен зонд в виде металлической проволоки с длиной от 12 до 20 мм и диаметром от 0,1 до 0,5 мм с заостренным концом, изогнутым под прямым углом, отрезок зонда большей длины расположен на диэлектрической пластине перпендикулярно щели в диафрагме, отрезок зонда с заостренным концом меньшей длины перпендикулярен плоскости образца диэлектрика, при этом толщина плоскопараллельного образца диэлектрика t выбрана из условия t ε 〈 〈 λ в , где λв - длина волны основного типа в волноводе, ε - диэлектрическая проницаемость пластины. 3 ил., 1 прим. .

Накопительный измеритель параметров диссипативных cg-двухполюсников // 2536333

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров диссипативных CG-двухполюсников - эквивалентов емкостных измерительных преобразователей. Устройство содержит первый и второй источники образцового напряжения, электронный коммутатор, измеряемый CG-двухполюсник. Новым является использование для измерения параметров CG-двухполюсников электронного ключа, интегратора, переменного резистора R, операционного усилителя, инвертирующего триггера Шмидта, измерителя временных интервалов и измерителя напряжения. Технический результат заключается в повышении чувствительности к малым емкостям измерительного преобразователя на низких частотах. 3 ил.

Устройство для измерения параметров диэлектриков при нагреве // 2539124

Изобретение относится к технике измерения диэлектриков методом объемного резонатора при нагреве в диапазоне температур до 2000°C. Устройство содержит цилиндрический резонатор, ограниченный с одной стороны торцевой стенкой волновода СВЧ, а с другой стороны подвижным поршнем со штоком, загрузочное окно для установки образца исследуемого материала, измеритель температуры, подвод защитного газа, механизм перемещения поршня со штоком. При этом торцевая стенка волновода СВЧ выполнена водоохлаждаемой, а нагреватель содержит ряд трубчатых элементов из графита с односторонним выводом на токоподводы. Поршень установлен на полом составном штоке, нагреваемая часть которого выполнена в виде тонкостенной трубы из термостойкого материала, а другая в виде трубы с водяным охлаждением и снабжена фланцем с уплотнительной прокладкой. Причем к водоохлаждаемой части штока герметично подсоединен оптический пирометр, а шток закреплен на платформе модуля линейного перемещения. Механизм перемещения поршня со штоком включает два последовательно работающих модуля линейных перемещений с электромеханическими приводами, совмещенных с единым датчиком измерения перемещений, а подвод защитного газа размещен в зоне окуляра пирометра. Технический результат заключается в повышении точности измерения параметров диэлектриков при температурах до 2000°C и автоматизации процесса измерения. 1 ил.

Устройство для измерения параметров диэлектриков на сверхвысоких частотах // 2539125

Изобретение относится к технике измерения диэлектриков методом объемного резонатора при нормальной температуре. Устройство содержит волновод СВЧ, резонатор с цилиндрической частью, ограниченный с одной стороны торцевой стенкой волновода СВЧ, а с другой стороны короткозамыкающим поршнем с возможностью осевого перемещения внутри резонатора, механизм перемещения поршня и блок радиоизмерительного оборудования. При этом волновод СВЧ, цилиндр резонатора и механизм перемещения установлены в едином цилиндрическом корпусе. Цилиндр резонатора установлен внутри корпуса с возможностью осевого перемещения и снабжен зажимами для фиксации в корпусе, а поршень посредством штока закреплен на платформе модуля осевого перемещения с приводом от серводвигателя, совмещенного с измерителем линейного перемещения. Серводвигатель оснащен системой автоматического управления, связанной с радиометрическим блоком фиксации резонансного положения поршня. Технический результат заключается в повышении точности измерения параметров диэлектриков и автоматизации процесса измерения. 1 ил.