Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов



Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов
Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов
Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов
Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов
Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов
Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов

 


Владельцы патента RU 2594376:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в различных областях промышленности, в частности, в приборостроении, с целью измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов. Способ заключается в том, что к одному электроду исследуемого конденсатора подключают металлическую пластину 2, второй электрод конденсатора соединяют с землей. Параллельно металлической пластине помещают измеритель электростатического потенциала или измеритель напряженности электростатического поля с чувствительным элементом 4. Расстояние между пластиной и чувствительным элементом выбирается в зависимости от прилагаемого напряжения источника питания и диапазона измерений прибора. К конденсатору подключают источник питания с ключом. Кратковременно замкнув ключ, происходит заряд исследуемого конденсатора. Фиксируют показания измерителя, после чего размыкают ключ и проводят повторные измерения через некоторый промежуток времени, который задается оператором. Вычисляют постоянную времени саморазряда конденсаторов по формуле: где: τ - постоянная времени саморазряда конденсатора; t - временной интервал; A1 - начальное показание измерителя; A2 - конечное показание измерителя. Технический результат заключается в повышении точности измерения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в различных областях промышленности, в частности в приборостроении, с целью измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов.

Наиболее распространенный способ измерения постоянной времени конденсаторов методом саморазряда, широко применяемый в лабораторной практике, заключается в измерении остаточного напряжения на конденсаторе через определенный промежуток времени после отключения его от источника питания.

К недостаткам этого способа следует отнести изменение напряжения на обкладках конденсатора во время измерения из-за входного сопротивления прибора, что является нежелательным, а в некоторых случаях совершенно недопустимым, так как параметры конденсатора и шунтирующего его сопротивления могут зависеть от величины приложенного напряжения.

В связи с отсутствием высокочувствительных электрометров, для достижения удовлетворительной точности необходимо получить значительное относительное снижение напряжения на конденсаторе, что требует значительного времени разряда.

В качестве прототипа выбран способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов, состоящий в сравнении скорости спадания напряжения на измеряемом конденсаторе со скоростью спадания напряжения на конденсаторе «эталонной» цепи, осуществляемый путем измерения разности потенциалов между одноименными по знаку заряда обкладками измеряемого и «эталонного» конденсаторов, возникающей за счет различия в величинах постоянной времени «эталонной» и измеряемой цепей (АС СССР №102495 от 01.01.1956 г.).

По описанию и схеме данного изобретения в положении 1 двухполюсного переключателя К производится заряд от источника постоянного тока Б двух параллельно соединенных конденсаторов, один из которых - измеряемый конденсатор Сх - шунтирован сопротивлением Rx, а другой - «эталонный» конденсатор Сэ - шунтирован сопротивлением Rэ.

Затем переключатель К переводится в положение 2, при котором происходит саморазряд измеряемого конденсатора Сх и эталонного конденсатора Сэ на сопротивления Rx и Rэ течение некоторого времени t.

В том случае, если значения постоянной времени эталонного и измеряемого конденсаторов различны, между точками а и б возникает разность потенциалов, величина и направление которой регистрируются чувствительным прибором Π при переводе переключателя К в положение 3.

В случае равенства постоянных времени эталонного и измеряемого конденсаторов напряжение между точками а и б будет равно нулю. В случае, если ЯэСэ<RxCx между точками а и б возникает разность потенциалов, противоположная по направлению разности потенциалов между этими точками в том случае, если ЯэСэ>RxCx. Иначе говоря, имеется возможность сравнения величины постоянной времени измеряемого конденсатора и эталонного путем измерения разности потенциалов между точками а и б.

К недостаткам данного изобретения следует отнести низкую точность измерения при малых значениях емкостей (десятков пФ) исследуемых конденсаторов, соизмеримых с емкостью монтажа и соединительных проводов измерительного прибора за счет перераспределения зарядов между исследуемым и эталонным конденсаторами при значительной разности потенциалов между ними в случае использования дифференциального метода.

Кроме того, недостатком данного изобретения в случае использования «нулевого метода», является сложность его использования с учетом разброса величин емкостей в партии конденсаторов при их разбраковке по постоянной времени саморазряда, а также невозможность его использования для конденсаторов с достаточно высокими допустимыми значениями напряжений, т.к. отсутствуют магазины емкостей на такие напряжения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения, снижение сложности реализации способа измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов, расширение диапазона приложенных напряжений на исследуемых конденсаторах.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в предлагаемом способе измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов предусмотрено следующее отличие: измерение происходит бесконтактным способом, как следствие, исключается влияние измерительного прибора на результат измерения.

Сущность предложенного изобретения заключается в том, что способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов, включающий в себя измерение величины спада напряжения между обкладками заряженного конденсатора после его отключения от источника питания, и с целью исключения влияния измерительного прибора на результат измерения, один из электродов конденсатора соединяют с землей, а ко второму электроду подключают металлическую пластину, заряжают конденсатор и отключают источник питания.

На фиг. 1 представлена функциональная схема реализации предлагаемого способа. В эквивалентную схему входят: исследуемый конденсатор 1, металлическая пластина 2, измеритель электростатического потенциала или измеритель напряженности электростатического поля 3 с чувствительным элементом 4, источник питания 5 и ключ 6.

К одному электроду исследуемого конденсатора 1 подключают металлическую пластину 2, второй электрод конденсатора 1 соединяют с землей. Параллельно металлической пластине 2 помещают измеритель электростатического потенциала или измеритель напряженности электростатического поля 3 с чувствительным элементом 4. Расстояние между пластиной 2 и чувствительным элементом 4 выбирается в зависимости от прилагаемого напряжения источника питания 5 и диапазона измерений прибора. К конденсатору подключают источник питания 5 с ключом 6. Кратковременно замкнув ключ 6, происходит заряд конденсатора 1. Фиксируют показания измерителя 3, после чего размыкают ключ 6 и проводят повторные измерения через некоторый промежуток времени, который задается оператором. Т.к. спад напряжения на конденсаторе 1 происходит по экспоненциальному закону, постоянную времени саморазряда конденсаторов вычисляют по формуле:

где: τ - постоянная времени саморазряда конденсатора;

t - временной интервал;

А1 - начальное показание измерителя;

А2 - конечное показание измерителя.

В качестве измерителя 3 может быть использован измеритель электростатического потенциала (JCI 140 Static Monitor), или измеритель напряженности электростатического поля (ЭСПИ-301), или любой аналогичный прибор независимо от того, в каких единицах он проградуирован. При вычислении постоянной времени саморазряда используют начальное и конечное показания прибора.

Таким образом, достигается поставленная цель - простота реализации, повышение точности, расширение диапазона приложенных напряжений на исследуемых конденсаторах.

Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов, включающий в себя измерение величины спада напряжения между обкладками заряженного конденсатора после его отключения от источника питания, отличающийся тем, что с целью исключения влияния измерительного прибора на результат измерения, один из электродов конденсатора соединяют с землей, а ко второму электроду подключают металлическую пластину, заряжают конденсатор и отключают источник питания, на выбранном (в зависимости от приложенного напряжения и диапазона измерений измерительного прибора) расстоянии от указанной пластины параллельно ее плоскости помещают чувствительный элемент измерителя электростатического потенциала или напряженности электростатического поля, фиксируют показания измерителя в начале и конце заданного временного интервала, т.к. спад напряжения на конденсаторе происходит по экспоненциальному закону, постоянную времени саморазряда конденсаторов вычисляют по формуле:

где: τ - постоянная времени саморазряда конденсатора;
t - временной интервал;
A1 - начальное показание измерителя;
A2 - конечное показание измерителя.



 

Похожие патенты:

Устройство измерения остаточной емкости химического источника тока относится к области измерительной техники и может использоваться для перманентного контроля аккумуляторной батареи или химического источника тока (ХИТ) которые используются в автомобилях, электромобилях, складских электрокарах и в других бытовых и промышленных приборах, для которых источником энергии служит ХИТ, что позволит предотвратить непредвиденный выход ХИТ из строя. Новым в устройстве измерения остаточной емкости ХИТ является разделение устройства на два блока и упрощение конструкции, таким образом, что в первом блоке содержится конденсатор с ключом заряда который жестко крепиться как можно ближе к клеммам ХИТ для наименьшей длинны подводящих проводов, во втором блоке располагаются остальные компоненты устройства с индикатором, на который будет выводиться информация об остаточной емкости ХИТ. Устройство измерения остаточной емкости ХИТ состоит из конденсатора известной емкости, электронных управляемых ключей заряда и разряда, устройства выборки-хранения, делителя напряжения, микроконтроллера, пульта управления, фильтра нижних частот, индикатора на который выводиться остаточная емкость ХИТ.

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению электрической емкости. Способ измерения электрической емкости заключается в измерении отношения напряжений на последовательно соединенных эталонной и измеряемой емкостях, заряжаемых от источника постоянного напряжения.

Использование: для оценки свойств исследуемых областей, с использованием «мягкого поля». Сущность изобретения заключается в том, что способ включает: получение информации о приложенных входных сигналах и измеренных выходных сигналах для возбуждаемого объекта с использованием множества преобразователей; формирование матрицы полной проводимости на основе упомянутой информации о приложенных входных сигналах и измеренных выходных сигналах; определение множества моментов с использованием упомянутой матрицы полной проводимости и вычисление распределения свойств возбуждаемого объекта с использованием упомянутого множества моментов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения средств измерения физических величин с помощью емкостных датчиков. Измерительный преобразователь емкость-напряжение содержит емкостный датчик, переходной конденсатор, источник опорного напряжения, генератор импульсов, масштабный преобразователь, первый двухпозиционный переключатель, первый операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, опорный конденсатор, второй операционный усилитель с накопительным конденсатором в цепи обратной связи, второй двухпозиционный переключатель.

Изобретение относится к электроизмерительной техник, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения диэлектрической проницаемости и влажности материалов при помощи устройства влагомер-диэлькометр, которое содержит электронный блок, измерительную ячейку и первичный преобразователь, представляющий собой отрезок длинной линии, образованный металлическим прутком и металлическим основанием, при этом измерительная ячейка конструктивно совмещена с первичным преобразователем и содержит детектор, подключенный непосредственно к входу первичного преобразователя.

Изобретение относится к измерению потенциала земли. Способ измерения электрического потенциала земли, включающий этапы: размещения измерительной пластины в непосредственной близости от земли, но с обеспечением электрохимического разделения указанной пластины и земли при помощи барьера, причем измерительная пластина имеет оперативную емкостную связь с землей; измерения электрического потенциала земли при помощи измерительной пластины; подачи первого сигнала, представляющего потенциал, измеренный измерительной пластиной, на усилитель, содержащий по меньшей мере один каскад; и сравнения потенциала, измеренного измерительной пластиной, с опорным напряжением.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям погонной емкости одножильного электрического провода в процессе его производства. Способ заключается в создании гармонического электрического поля между участком поверхности изоляции провода и заземленной электропроводящей жилой посредством помещенного в воду трубчатого измерительного преобразователя, через который перемещают контролируемый провод, с измерительным и двумя обеспечивающими однородность электрического поля на его краях дополнительными защитными электродами, измерении при известных амплитуде и частоте приложенного к электродам гармонического напряжения силы тока, протекающего через измерительный электрод, и суммарной силы тока, протекающего через все электроды измерительного преобразователя, и определении значения погонной емкости по формуле: где Ix - сила тока, протекающего через измерительный электрод; I1 - суммарная сила тока, протекающего через все электроды измерительного преобразователя; С0(I1) и k(I1) - экспериментально определенные функции тока I1.

Изобретение относится к измерительной технике и метрологии, а именно к технике измерения электрической емкости на постоянном электрическом токе, измеряемой путем счета электронов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения физических параметров материала, в том числе и при экстремальных температурах. Способ включает в себя измерение напряжения зондирующего сигнала во входной цепи первичного преобразователя, заполняемого контролируемым материалом, причем первичный преобразователь выполнен в виде отрезка длинной линии.

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано для определения электрофизических параметров и неоднородностей диэлектрических покрытий на поверхности металла. Повышение быстродействия и надежности СВЧ-устройства для измерения электрофизических параметров, увеличение точности измерения и вероятности обнаружения неоднородностей покрытия является техническим результатом изобретения. СВЧ-устройство для измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле состоит из последовательно соединенных генератора СВЧ, блока коммутации антенн, имеющего N-выходов, N-антенн возбуждения медленных поверхностных волн, размещенных в азимутальной плоскости по кругу, при этом n-выход блока коммутации, где , соединен с входом соответствующей антенны, приемной антенны Е-волн и приемной антенны Н-волн, а также из последовательно соединенных блока управления, блока синхронизации, механизма перемещения, взаимодействующих с приемными антеннами, а также блока обработки сигналов, при этом второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены со входом СВЧ-генератора, вторым входом блока коммутации антенн, вторым входом механизма перемещения соответственно, а выходы приемных антенн соединены с первым и вторым входом блока обработки сигналов соответственно, при этом второй выход устройства синхронизации соединен с третьим входом блока обработки сигналов. 1 ил.
Наверх