Устройство для измерения емкости полупроводникового прибора



Устройство для измерения емкости полупроводникового прибора
Устройство для измерения емкости полупроводникового прибора

 


Владельцы патента RU 2498325:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля электрофизических параметров полупроводниковых приборов, и может быть использовано для измерения емкости любого двухполюсника. Технический результат заявляемого изобретения заключается в уменьшении погрешности измерения емкости полупроводникового прибора до 2% при частоте тестового сигнала 1 кГц, амплитуде тестового сигнала 10 мВ и постоянном токе через полупроводниковый прибор до 1 мА. Технический результат достигается благодаря тому, что устройство для измерения емкости полупроводникового прибора содержит полупроводниковый прибор, преобразователь емкость-напряжение, первый аналого-цифровой преобразователь, а также в него дополнительно включены измеритель фазового сдвига, блок вычисления и блок управления, при этом преобразователь емкость-напряжение выполнен в виде гиратора электрического импеданса, выполняющего преобразование емкости в фазовый сдвиг напряжения, и первый аналого-цифровой преобразователь расположен в измерителе фазового сдвига. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля электрофизических параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для измерения емкости любого двухполюсника.

Емкость полупроводниковых приборов отражает их важнейшие электрофизические характеристики, такие как концентрация легирующих примесей, определение глубоких примесных центров, время жизни неосновных носителей и другие характеристики. Поэтому измерение емкости является одним из самых востребованных методов контроля характеристик полупроводниковых МДП-структур,p-n переходов, диодов Шоттки.

Специфика измерения емкости полупроводниковых приборов состоит в том, что к исследуемому прибору помимо малого тестового сигнала измерения емкости, прикладывается постоянное смещение и протекает постоянный ток. Поэтому измеряемая емкость шунтируется генератором постоянного тока, причем постоянный ток может быть намного больше переменного емкостного тока.

Принцип работы измерителя емкости следующий - на один зажим подается тестовый сигнал переменного тока, со второго зажима снимается и измеряется емкостной ток, далее, зная частоту и амплитуду тестового сигнала, вычисляется емкость. Методы измерения могут быть разные - мостовые, компенсационные.

Известно устройство для измерения емкости полупроводников содержащий генератор переменного тестового напряжения, прикладываемое к измеряемому конденсатору Сх, C-V преобразователь, генерирующий напряжение пропорциональное Сх, ключи, усилитель, преобразователь переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь (патент Японии №3044568, приоритет 1991-02-26, МПК G01R 27/26, «Direct-reading precision digital capacity meter»). В устройстве для исключения ошибок, вызванных паразитной емкостью на землю и индуктивностью выводов измеряемого конденсатора, на вход C-V преобразователя включена компенсационная R-C цепочка.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.

Известно техническое решение для измерения характеристик полупроводников содержащее синхронный детектор, генератор и усилитель, в котором введены блоки, позволяющие подавать на вторую клемму испытуемого МДП-конденсатора противофазное напряжение постоянной амплитуды и осуществлять аналоговую обработку сигналов в режиме компенсации (патент РФ №2007739, приоритет от 07.12.1989, МПК G01R 31/26 «Устройство для измерения характеристик полупроводников»). Это позволило повысить устойчивость работы контура обратной связи, поддерживающего постоянный ток через измеряемую емкость полупроводника и уменьшить тестовое напряжение на измеряемой емкости.

Недостатком известного технического решения является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.

Известно устройство для измерения емкости в котором для повышения стабильности результатов измерения емкости дополнительно включены усилитель с управляемым усилением, компаратор, промежуточный усилитель, детектор и ключ. (патент Украины №78068, приоритет 2007-02-15, МПК G01R 27/26, «Device for measuring capacity»). Дополнительные элементы позволили исключить зависимость выходного сигнала от параметров высокочастотного усилителя и генератора.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.

Известно устройство для измерения емкости, содержащее генератор переменного тестового напряжения, прикладываемое к измеряемому конденсатору Сх, C-V преобразователь, генерирующий напряжение пропорциональное Сх, полупроводниковые ключи, периодически подключающие на вход усилителя измеряемый и образцовый сигналы, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и дисплей (патент JP №63205573, приоритет 1988-08- 25, МПК G01R 27/26, «Direct-reading accurate digital capacity meter»), выбранное в качестве прототипа. В устройстве для исключения ошибок, вызванных дрейфом элементов измерительных цепей, поочередно измеряется сигнал с выхода C-V преобразователя и напряжение тестового сигнала.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.

Такой вариант возникает при измерении емкости полупроводниковых приборов, например диодов Шоттки и МДП-структур, через которые при подаче напряжения смещения может протекать постоянный ток до 1 мА, а емкостной ток имеет диапазон (1-1000) нА. Такое соотношение токов получается при следующих параметрах режима измерения: частота тестового сигнала 1 кГц, амплитуда тестового сигнала 10 мВ, диапазон измеряемых емкостей (10-5000) пФ. Применять для разделения постоянного и переменного токов обычные фильтры не удается, так как для этого надо предварительно линейно преобразовать токи в напряжение (например, с помощью резистора). После этого выделить и измерить переменный емкостной ток на фоне большого постоянного тока с ошибкой менее 20% не удается, т.к. для этого нужен измеритель (аналоге-цифровой преобразователь - АЦП) с динамическим диапазоном более 140 дб. Посколько обычно интерес представляет изменения емкости при подаче внешнего воздействия (например, при измерении вольт-фарадной характеристики полупроводниковых приборов), то минимальная скорость измерения составляет 50 Гц. Такие АЦП автору неизвестны.

Перед авторами ставилась задача разработать устройство, позволяющее измерять емкость полупроводникового прибора при следующих параметрах измерения: частота тестового сигнала измерения емкости 1 кГц, амплитуда тестового сигнала 10 мВ, диапазон измеряемых емкостей 10-5000 пФ, постоянный ток через измеряемый полупроводниковый прибор до 1 мА, минимальная частота измерений 50 Гц.

Измерение емкости малым тестовым сигналом дает наиболее правильную информацию об электрофизических характеристиках полупроводниковых приборов.

При названных условиях постоянный ток превышает емкостной ток в 103-106 раз. Измерять надо очень маленький сигнал переменного тока на фоне большой постоянной составляющей. Выделить переменную составляющую тока обычными фильтрами не удается, так как для этого ток надо предварительно преобразовать в напряжение (например, резистором или усилителем в трансимпедансном включении), после такого преобразования переменная составляющая напряжения на выходе цепи будет в 103-106 раз меньше постоянной составляющей и измерить ее с ошибкой менее 20% не удается. Для этого нужен АЦП с динамическим диапазоном более 140 дБ, такие АЦП автору неизвестны.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения емкости полупроводникового прибора, содержащее полупроводниковый прибор, преобразователь емкость-напряжение, первый аналого-цифровой преобразователь дополнительно включен измеритель фазового сдвига, блок вычисления, блок управления, а преобразователь емкость-напряжение выполнен в виде гиратора электрического импеданса выполняющего преобразование емкости в фазовый сдвиг напряжения, первый аналого-цифровой преобразователь расположен в измерителе фазового сдвига, причем измеритель фазового сдвига выполнен содержащим два синхронных детектора, два фильтра нижних частот, первый аналого-цифровой преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь.

Технический эффект заявляемого технического решения заключается в уменьшении погрешности измерения емкости полупроводникового прибора до 2% при частоте тестового сигнала 1 кГц, амплитуде тестового сигнала 10 мВ, диапазоне измеряемых емкостей 10-5000 пФ и постоянном токе через измеряемый полупроводниковый прибор до 1 мА, минимальная частота измерений 50 Гц.

На фиг.1 представлена блок-схема, поясняющая работу заявляемого устройства для измерения емкости полупроводникового прибора, где 1 - полупроводниковый прибор, 2 - гиратор электрического импеданса, 3, 4 - синхронные детекторы, 5, 6 - фильтры нижних частот, 7 - первый аналого-цифровой преобразователь 8 - второй аналого-цифровой преобразователь, 9 - блок вычисления, 10 - блок управления, 11 - измеритель фазового сдвига.

На фиг.2 представлена блок-схема гиратора электрического импеданса, где 12 - резистор, 13 - конденсатор, 14 - резистор, 15 - операционный усилитель.

Заявляемое устройство для измерения емкости полупроводникового прибора работает следующим образом:

Для измерения емкости Сх полупроводникового прибора 1 с блока управления 10 на вход исследуемого полупроводникового прибора 1, подается постоянное напряжение смещения Е и переменное напряжение тестового сигнала измерения емкости с частотой Ft и амплитудой Vt. Протекающий через исследуемый полупроводниковый прибор 1 постоянный и переменный токи поступают на вход гиратора 2 электрического импеданса. Гиратор электрического импеданса - это полупроводниковый эквивалент большой индуктивности, имеющей значение до 1000 Гн и более. Такое значение индуктивности в виде катушки индуктивности физически нереализуемо. Гиратор 2 электрического импеданса содержит резистор 12 и конденсатор 13, соединенные первыми выводами с входом гиратора 2 электрического импеданса, второй вывод резистора 12 соединен с инвертитующим входом и выходом операционного усилителя 15, второй вывод конденсатора 13 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 15 и первым выводом резистора 14, второй вывод которого соединен с нулевой шиной питания, выход операционного усилителя 15 соединен с выходом гиратора 2 электрического импеданса.

Постоянный ток протекает через резистор 12 на выход операционного усилителя 15, а переменный ток - через последовательно соединенные конденсатор 13 и резистор 14. Эквивалентная индуктивность гиратора 2 электрического импеданса определяется по формуле:

где R12 - сопротивление резистора 12, R14 - сопротивление резистора 14, С13 - емкость конденсатора 13

Элементы гиратора 2 электрического импеданса выбираются таким образом, чтобы его индуктивное сопротивление ωt*L>>14, емкость С13>>Сх и R14>>R12, где ωt=круговая частота тестового сигнала, Сх - измеряемая емкость полупроводникового прибора 1. При выполнении этих условий весь переменный ток протекает по цепи конденсатор 13 - резистор 14, а емкость конденсатора 13 не влияет на фазовый сдвиг выходного сигнала гиратора 2 электрического импеданса. Фазовый сдвиг сигнала на выходе гиратора 2 электрического импеданса относительно фазы тестового сигнала определяется значениями измеряемой емкости Сх полупроводникового прибора 1 и постоянного сопротивления резистора 14. Для вычисления емкости Сх фазовый сдвиг на выходе гиратора 2 электрического импеданса измеряется измерителем 11 фазового сдвига. Измеритель 11 фазового сдвига выполнен содержащим синхронный детектор 3 и синхронный детектор 4, фильтр нижних частот 5 и фильтр нижних частот 6, первый аналого-цифровой преобразователь 7 и второй аналого-цифровой преобразователь 8.

На синхронный детектор 3 с блока управления 10 подается синфазный сигнал тестовой частоты, а на синхронный детектор 4 с блока управления 10 подается квадратурный сигнал (сдвинутый на 90 градусов) тестовой частоты. Выходные сигналы синхронного детектора 3 и синхронного детектора 4 фильтруются фильтром нижних частот 5 и фильтром нижних частот 6 соответственно. Выходные сигналы, поступающие с фильтра нижних частот 5 и фильтра нижних частот 6, преобразовываются в цифру цифровой сигнал первым аналого-цифровым преобразователем 7 и вторым аналого-цифровым преобразователем 8 соответственно. В результате на выходе первого аналого-цифрового преобразователя 7 получаем код реальной Re компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14, имеющей нулевой фазовый сдвиг, на выходе второго аналого-цифрового преобразователя 8 получаем код мнимой Im компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14, имеющей фазовый сдвиг 90 градусов. Сигналы с выходов первого аналого-цифрового преобразователя 7 и второго аналого-цифрового преобразователя 8 подаются на блок вычисления 9, который вычисляет емкость Сх полупроводникового прибора 1 исходя из следующих соотношений.

Фазовый сдвиг φ цепи Сх - резистор14, как звена фильтра верхних частот, определяется из соотношения:

,

где ωt - круговая частота тестового сигнала, Сх - измеряемая емкость полупроводникового прибора 1, R14 - сопротивление резистора 14.

Измеренный фазовый сдвиг вычисляется как:

,

где Im - мнимая, Re - реальная компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14

Из (2) и (3) получаем формулу, по которой блок вычисления 9 вычисляет измеряемую емкость Сх полупроводникового прибора 1:

,

где Re - реальная, Im - мнимая компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14, ωt - круговая частота тестового сигнала, R14 - сопротивление резистора 14.

Например, при Re=Im, фазовый сдвиг цепи Сх - резистор 14 равен 45 град. и при R13=1 Мом, Ft=1 КГц, значение Сх из (4) будет 159 пФ.

Выбрав значение С13=1 мкФ, R12=5 кОм, Р14=1 Мом, получаем эквивалентную индуктивность гиратора 2 электрического импеданса L=5000Гн, которая на частоте 1 кГц будет иметь индуктивный импеданс ωt*L=31.4 Мом. Это значение намного больше сопротивления резистора 14 и не будет влиять на работу измерительной цепи Сх - резистор 14. Постоянный ток исследуемого полупроводникового прибора 1 протекает через резистор 12 на выход операционного усилителя 15, выходное сопротивление которого близко к нулю.

Итак, новое устройство позволяет измерять с ошибкой до 2% емкость полупроводникового прибора (и двухполюсников вообще), на низких частотах порядка 1 кГц и постоянном токе через исследуемый полупроводниковый прибор до 1 мА. Наличие постоянного тока параллельно измеряемой емкости характерно для полупроводниковых приборов, поскольку в рабочем режиме на них всегда подается постоянное смещение.

1. Устройство для измерения емкости полупроводникового прибора, содержащее полупроводниковый прибор, преобразователь емкость-напряжение, первый аналого-цифровой преобразователь отличающееся тем, что дополнительно содержит измеритель фазового сдвига, блок вычисления и блок управления, а преобразователь емкость - напряжение выполнен в виде гиратора электрического импеданса, выполняющего преобразование емкости в фазовый сдвиг напряжения, первый аналого-цифровой преобразователь расположен в измерителе фазового сдвига.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеритель фазового сдвига выполнен содержащим два синхронных детектора, два фильтра нижних частот, первый аналого-цифровой преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения сопротивления заземляющего устройства и его составляющих: сопротивления растеканию заземляющего устройства и сопротивления границы раздела металл-грунт.

Изобретение относится к измерительной технике и к технике измерения свойств материалов с помощью электромагнитных средств, в частности к конструкциям измерительных сосудов (ячеек) для проведения таких измерений в жидких средах.

Изобретение относится к датчикам физических параметров на акустических волнах. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения сопротивления заземляющих устройств. .

Изобретение относится к области контактной сварки и может быть использовано при осуществлении контроля состояния поверхности деталей перед сваркой. .

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению сопротивления сток-исток открытого канала полевого транзистора (СОКСИПТ), однако, позволяет также измерять малые сопротивления (С) шунтов, контактов переключателей и других тел, имеющих малое С.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками.

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

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования изменения сопротивления резистивного первичного преобразователя температуры или деформации в напряжение.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров RC-двухполюсников и может использоваться при физико-химических исследованиях жидкостей, в системах контроля диэлектрических характеристик веществ и материалов с большим удельным сопротивлением, а также при создании измерительных средств контроля качественных показателей моторных масел. Измеритель содержит измеряемый RC-двухполюсник, повторитель напряжения, компаратор, генератор уставки, формирователь единичного скачка напряжения, индикатор, вычислительно-управляющее устройство, конденсатор, кроме того, введены коммутатор, образцовый резистор, генератор накачки, быстродействующий автоматический ключ. Техническим результатом является независимость показаний измеренных величин от температуры окружающей среды путем введения в структуру устройства схемы термокомпенсации емкости конденсатора, а также повышение информативности путем введения дополнительной схемы измерения активного сопротивления RC-двухполюсника. 1 ил.

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к устройствам контроля сопротивления изоляции электрической сети переменного тока. Устройство контроля сопротивления изоляции электрической сети переменного тока содержит фильтр низкой частоты, вход которого подключен к контролируемой сети, источник опорного напряжения, индикатор и компараторы аварийной и предупредительной сигнализации. Устройство дополнительно снабжено преобразователем сопротивления в напряжение, разностным усилителем, блоком дифференцирования и третьим компаратором, причем источник опорного напряжения подключен к первому входу разностного усилителя и входу преобразователя сопротивления в напряжение, один выход которого связан с входом фильтра низкой частоты, а другой - с входом блока дифференцирования и вторым входом разностного усилителя, выход которого соединен с индикатором и с первыми входами компараторов аварийной и предупредительной сигнализации, ко вторым входам - входам стробирования которых через третий компаратор подключен выход блока дифференцирования. Технический результат заключается в уменьшении влияния устройства контроля на сеть, в повышении точности и разрешающей способности во всем диапазоне изменения сопротивления изоляции, в упрощении вычисления значения сопротивления изоляции, а также в предотвращении ложных срабатываний. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к контролю электрических параметров и может быть применено в авиационной технике. Устройство состоит из основного блока и универсального соединителя. Основной блок представляет собой металлический корпус с расположенными на его рабочей поверхности цифровым индикатором, блоком светодиодов, переключателем коммутатора. Внутри корпуса основного блока размещен комплект измерительных приборов, состоящий из плат цифрового мультиметра для проверки сопротивления нагревательных элементов секций лопастей несущего и рулевого винтов вертолета, проверки лампочек (светодиодов) на законцовке лопастей несущего винта (контурные огни), плат цифрового мегаомметра для измерения сопротивления изоляции нагревательных элементов на лонжерон и оковку, пневмокомпрессора с пневмошлангами для создания давления воздуха при проверке давления наддува лопастей винтов вертолета, плат контроллера пневмокомпрессора для управления пневмокомпрессором и для контроля давления наддува лопастей несущего винта вертолета, соединительной коробки с электрожгутами, а также блока питания. Универсальный соединитель для соединения с разъемом лопасти включает штепсельный многоштыревой разъем и пневмоштуцер. Технический результат заключается в повышении информативности и достоверности контроля рабочих параметров, расширении функциональных возможностей контроля, достижении высокого качества выполняемых работ, снижении материальных и трудозатрат при обслуживании авиационной техники. 2 ил.

Изобретение относится к технике электрических измерений и может быть использовано для измерения израсходованного ресурса электрической изоляции электрооборудования. Устройство содержит пересчетное устройство с отсчетным устройством, RS-триггер с устанавливающим и восстанавливающим входами, управляемый ключ, генератор импульсов стабильной частоты, генератор линейно изменяющегося напряжения и нуль-компаратор с двумя входами. Вход отсчетного устройства соединен с выходом пересчетного устройства. Выход генератора импульсов стабильной частоты соединен через управляемый ключ с входом пересчетного устройства. Выход триггера соединен с управляющим входом управляемого ключа и входом генератора линейно изменяющегося напряжения. Выход генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с первым входом нуль-компаратора, выход которого соединен с восстанавливающим входом RS-триггера. Также в устройство введены генератор тактовых импульсов, нелинейный преобразователь, сумматор с прямым и инверсным входами, датчик измеряемой температуры и задатчик номинальной температуры. Причем выход генератора тактовых импульсов соединен с устанавливающим входом RS-триггера. Выход датчика измеряемой температуры соединен с прямым входом сумматора. Выход задатчика номинальной температуры соединен с инверсным входом сумматора, выход которого соединен с входом нелинейного преобразователя, выход которого соединен со вторым входом нуль-компаратора. Технический результат заключается в возможности учета относительной скорости старения электрической изоляции электрооборудования. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании переносных устройств поиска присоединений с поврежденной изоляцией сетей постоянного оперативного тока. Сущность изобретения заключается в том, что в способе измерения сопротивлений изоляции и поиска присоединений с поврежденной изоляцией в сети постоянного тока с изолированной нейтралью, основанном на измерении токов, протекающих по присоединениям сети после подключения к полюсам резистивного элемента. Одновременно выравнивают напряжения на полюсах путем включения последовательно соединенных двух одинаковых резисторов, общая точка которых через третий резистор соединена с «землей». Значения эквивалентных сопротивлений изоляции присоединений вычисляют по формуле, использующей в качестве переменной величины только измеренные дифференциальные токи. Технический результат заключается в упрощении определения сопротивлений присоединений и поиска присоединений с поврежденной изоляцией. 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для контроля процесса пропитки наполнителя полимерным связующим, в частности преформ, преимущественно в процессе инфузии, и может найти применение при изготовлении изделий из полимерных композиционных материалов как простой, так и сложной геометрической формы и различных размеров, в которых в качестве наполнителя могут быть использованы, например, преформы из стекло- или углеволокна. Датчик для контроля процесса пропитки наполнителя полимерным связующим, содержащий непроводящую подложку, на которую нанесены параллельно расположенные токопроводящие ламели, выполненные в виде параллельных линий и образующие гребенчатую форму. При этом непроводящая подложка выполнена из плоского тонкого полимерного композиционного материала на основе стеклоткани, нанесенные на нее токопроводящие ламели выполнены из меди и образуют два гребня, количество токопроводящих ламелей составляет по меньшей мере 30 на 1 см, ширина каждой из токопроводящих ламелей составляет от 0,1 до 0,2 мм, расстояние между токопроводящими ламелями составляет 0,1 мм. Причем каждый из гребней токопроводящих ламелей соединен с соответствующим ему медным электропроводом в изоляции, сечение каждого из которых составляет 0,03-1,0 мм, а сверху непроводящей подложки расположена проницаемая для полимерного связующего мембрана из полиэфирной ткани Airtech Release Ply Super F с плотностью 114 г/м2, герметично соединенная с ней по контуру. Изоляция электропроводов может быть выполнена из фторопласта. Толщина датчика может составлять 0,1-1,0 мм. Техническим результатом является обеспечение контроля пропитки наполнителя полимерным связующим при изготовлении изделий из ПКМ как простой, так и сложной геометрической формы и различных размеров, в качестве наполнителя в которых используются, например, преформы из стекловолокна или углеволокна. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения емкости и активного сопротивления. Сущность изобретения заключается в снижении погрешности определения емкости и сопротивления за счет применения нескольких измерений с последующей их статистической обработкой. Измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код содержит микроконтроллер; образцовый резистор; емкостный датчик; измеряемый резистор; конденсатор образцовой емкости; первый резистор делителя напряжения; второй резистор делителя напряжения; третий резистор делителя напряжения; четвертый резистор делителя напряжения; пятый резистор делителя напряжения; выход передачи двоичного кода. Технический результат заключается в повышении точности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для ответвления и регистрации прямой и отраженной микроволновой мощности в квазиоптическом зеркальном тракте большой мощности (1-500 кВт) при длительности импульса СВЧ 1-100 мс, в диапазоне частот 30-80 ГГц. Устройство содержит корпус с цилиндрами, установленными на нижней и верхней стенках, и делитель пучка, размещенный внутри корпуса. При этом стенки корпуса покрыты слоями профилированного поглотителя, а внутри цилиндров установлены коллиматоры из профилированного поглотителя. В конце каждого коллиматора закреплены детекторные головки, каждая из которых состоит из волновода, соответствующего рабочей частоте, и детектора, перед которым установлена диафрагма. Причем перед волноводом размещен дополнительный поглотитель в виде конуса, в вершине которого выполнено отверстие с возможностью изменения диаметра, а перед входной диафрагмой регистратора прямой мощности размещена поляризационная сетка. Технический результат заключается в возможности измерения и определения баланса мощностей - поступающей в нагрузку мощности, отраженной мощности, а также определении спектрального состава отраженного излучения при подавлении фоновых сигналов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Техническое решение относится к технике резонансных радиотехнических измерений для вычисления и мониторинга комплексной диэлектрической проницаемости материалов. Сущность: способ для измерения характеристик резонансных структур заключается в том, что генерируют одночастотное зондирующее колебание, преобразуют его в многочастотное, подают его на вход и принимают с выхода резонансной структуры, перестраивают частоту зондирующего колебания в диапазоне измерений, соответствующем полосе частот резонансной структуры, регистрируют изменения его параметров, по которым определяют резонансную частоту fp, амплитуду Up и добротность Q резонансной структуры. Отличительной особенностью данного способа является то, что зондирующее колебание на входе резонансной структуры формируют как два двухчастотных колебания с двумя парами составляющих равной или попарно равной амплитуды соответственно на частотах f11, f12 и f21, f22 с одинаковой средней частотой fC=(f11+f12)/2=(f21+f22)/2 и разными разностными частотами ΔfP1=f11-f12 и ΔfP2=f21-f22, меньших или одна из которых равна полосе пропускания резонансной структуры, перестраивают среднюю частоту fC, причем в ходе перестройки разностные частоты ΔfP1 и ΔfP2 оставляют неизменными, регистрируют изменение средней частоты зондирующего колебания fC и параллельно измеряют коэффициент модуляции m1 и m2 огибающих сигнала биений между составляющими 1-го и 2-го двухчастотных колебаний на выходе резонансной структуры. По достижении коэффициентом модуляции значения m1=m2=1 измеряют резонансную частоту fP как равную значению средней частоты fC в данный момент времени и измеряют соответствующие ему амплитуды огибающих сигнала биений между составляющими 1-го и 2-го двухчастотных колебаний U1 и U2 на выходе резонансной структуры, далее вычисляют резонансную амплитуду UP резонансной структуры по выражению U p = ( χ 2 U 1 2 − U 2 2 ) / ( χ 2 − 1 ) , где χ=U2ΔfP2/U1ΔfP1, и добротность Q резонансной структуры - Q = f p Δ f P i ( U p / U i ) 2 − 1 , где i равно 1 или 2. В устройство для измерения характеристик резонансных структур, содержащее последовательно соединенные перестраиваемый по частоте генератор, преобразователь одночастотного колебания в многочастотное, коммутатор и детектор, а также контроллер управления и измерения характеристик резонансных структур, последовательно соединенные с коммутатором первую линию передачи, резонансную структуру и вторую линию передачи, где второй выход коммутатора подключен к входу первой линии передачи, а второй вход коммутатора подключен к выходу второй линии передачи, дополнительно введены перестраиваемые избирательные фильтры соответственно первой и второй разностных частот, подключенные входами параллельно к выходу детектора, выходами соответственно к первому и второму входам контроллера управления и измерения характеристик резонансных структур, а перестраиваемый по частоте генератор, преобразователь одночастотного колебания в многочастотное, коммутатор, контроллер управления и измерения характеристик резонансных структур и перестраиваемые избирательные фильтры соответственно первой и второй разностных частот имеют входы/выходы управления, объединенные в шину управления. Технический результат: повышение чувствительности и точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 2 прил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения емкости и активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин емкостными и резистивными датчиками и передачи результата измерения по радиоканалу. Микроконтроллерное устройство для измерения емкости и сопротивления и передачи результата измерения по радиоканалу содержит микроконтроллер (МК) 1, образцовый резистор 2 (Ro), емкостный датчик 3 (Сх), например, влажности воздуха, резистор 4 (измеряемое сопротивление Rx), например термосопротивление, конденсатор образцовой емкости 5 (Со), резистивный делитель, состоящий из резисторов 6 и 7, выход 8 передачи двоичного кода. Резисторы 2 и 4 первыми выводами подключены к не инвертирующему входу аналогового компаратора МК 1 и первым обкладкам емкостного датчика 3 и конденсатора 5 образцовой емкости, первые выводы резисторов 6 и 7 делителя напряжения подключены к инвертирующему входу аналогового компаратора МК 1, вторые выводы резисторов 2 и 4 подключены, соответственно, к первому и второму выходам МК 1, вторые обкладки емкостного датчика 3 и конденсатора 5 образцовой емкости подключены, соответственно, к третьему и четвертому выходам МК 1, вторые выводы резисторов 6 и 7 делителя напряжения подключены соответственно к пятому и шестому выходам МК 1, выход передачи результата измерения МК 1 подключен к входу приема двоичного кода радиомодуля 8, дискретный выход радиомодуля 8 подключен к входу управления энергосберегающим режимом МК. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. 1 ил.
Наверх