Измеритель малых токов

 

О П - "Mi " е изовеитиния

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>661367

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.04.74 (21) 2017634/18-21 (51) М.К .

G 01 R 19/00 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударственный нюмнтет

СССР пе делам нзабретеннй н еткрытнй (23) Приоритет— (53) УДК621.317..7 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 25.05.79 (72) Авторы изобретения

В. В. Коваленко, В. Н. Лыков и Н. Ю. Шаврин (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛЫХ ТОКОВ

Предполагаемое изобретение относится к области измерения малых токов (10 —:10- ОА) и может быть использовано -в различного рода электрометрических усилителях (например, в электрометрических усилителях с преобразованием входного сигнала или на основе усилителя постоянного тока) .

Измеритель малых токов может быть применен в радиометрической и дозиметрической аппаратуре с аналоговыми детекторамй ионизирующего излучения.

Известен измеритель малых токов (1),на <в основе усилителя постоянного тока, в котором для повышения стабильности введена отрицательная обратная связь по напряжению. На точность измерения этого измерителя существенно влияет нестабильность параметров элементов первого каскада усилителя и элементов обратной связи. Недостатком этого устройства является то, что для повышения точности измерения, а также для поверки и градуировки измерителя требуются сложные и дорогие генераторы тока."

Известен измеритель малых токов (2), содержащий усилитель, охваченный параллельной отрицательной обратной связью по напряжению, источник калибровочного на2 пряжения и регистратор выходной величины.

Основным недостатком известного устройства является то, что источник калибровочного напряжения подключен к дополнительному входу одного из каскадов усилителя, и калибровка всего измерителя осуществляется смещением нуля, Кроме того, при такой схеме включения необходима временная и температурная стабильность выходного напряженйя источйика калибровочного напряжения, так как он является дополнительным источником дрейфа нуля всего измерителя. Те же требования по стабильности предъявляются и к переменному сопротивлению, шунтирующему источник калибровочного напряжения. Таким образом, погрешность измерения известного устройства можно снизить только усложнением схемы источника калибровочного напряжения путем введения дополнительной стабилизации.

Схема известного устройства неэкономична, так как при работе от источника калибровочного напряжения непрерывно отбирается мощность.

661367 усиливается усилителем 1 и подается на регистратор выходного сигнала 3, и через сопротивление обратной связи 2 — на вход усилителя 1.

Связь между входным и выходным сигналами определяется выражением:

Ки, u < « = т я „33 ilx ascii где К вЂ” петлевой коэффициент усиления по напряжению;

8 — коэффициент передачи по петле обратной связи;

R b — сопротивление обратной связи.

В режиме «Контроль»; когда источник калибровочного напряжения 4 включается через реле 5 и 9 в цепь обратной связи, 1S входным сигналом является ЭДС нормального элемента 6 или напряжение, которое снимается с делителя 8.

Это напряЖение усиливается усилителем

1 и подается на регистратор выходного сигнала 3 и через сопротивление ооратной свя2î зи 2 и источник калибровочного напряжения 4 на вход усилителя 1.

Связь между входным и выходным сигналом определяется выражением: к.

U 8èõ =, .„ U sr и где Ug„— -напряжениЕ, снимаемое с делителя 8, или ЭДС нормального элемента 6.

Данное решение позволяет проводить градуирование усилителя по величине ЭДС нормального- элемента, так как эта величина зо известна с высокой степенью точности, не хуже 0,02%. Таким образом, погрешность градуирования и измерения определяется, в основном, погрешностью высокоомного сопротивления обратной связи 2 и может составлять +-2%.

Проверка линейности усилителя в пределах поддйапазона измерения осуществляет- ся изменением величины напряжения 11 х,снимаемого с делителя напряжения 8 через блок реле 9. Дополййтельная погрешность npo4g верки линейности при этом определяется разбросом значений сопротивлений делителя 8 и составляет доли процента.

Контроль стабильности параметров высокоомных элементов входной цепи усилителя и выходной цепи источника измеряемого тока производится путем переключения с помощью блока реле 10 сопротивлений 2 в цепи обратной связи при включенном в эту цепь нормальном элементе 6.

Так как соггротивление утечки высокоомных элементов на 2 — 3 порядка больше максимального сопротивления обратной связи 2, тб при переключении сопротивлений обратной связи 2 величина Ug » не изменяется в случае стабильности параметров высокоомных элементов, и увеличивается по мере увеличения сопротивления обратной связи 2 в случае резкого снижения величины сопротивления утечки высокоомных элементов. Этопозволяет быстро оценить работоспособность

Известное устроиство Йе- позволяет тфоводить -контроль параметров входной цепи — измерителя и выходной цепи детектора, которые измейя1бтся в процессе эксплуатации.

Это обуславливает дополнительную погрешность йзмерения входного тока и снижение надежности работы измерителя.

Целью изобретения является повышение =точйости, экономичности и надежности работы измерителя.

Указанная цель достигается тем, что в из- мерителе малых токов, содержащем усилитель с параллельной отрицательной резисторной обратной связью по напряжению, источник калибровочного напряжения и регист "ратор входногб сйгйала, в.цейь отрицательной обратной связи по напряжению введен — источник калибровочного напряжения, выполненный в виде нормального элемента, подключенйого через замыкающйй контакт переключающего реле к группе резисторов обратной связи, и — через реле с нормально разомкнутыми контактами — к делителю найряжейия, подсоединенному через блок реле с йормально разомкнутыми контактами к регистратору выходного сигнала, к выходу усилителя и через размыкающий контакт упомянутого переключеющего реле к группе резисторов обратной .связи.

При включении в цепь обратной связи источника калибровочного напряжения от него отбирается ток не более 1 мкА, что делает схему экономичнои и позволяет использбвать недорогой стандартный нормальный элемент.

Прйменение стандартного нормального элемента обеспечивает высокую точйость; так как класс точности нормального элемейта, определяющий допустимое изменение ЭДС в % за год составляет не более 0,02% для ненасыщенного элемента типа Э 303.

На чертеже представлейа структурная схема- йзмерителя малых тбков, выполйенного согласно данному изобретению.

Измеритель малых токов содержит усилитель 1, охваченный через одно из сопротивлений обратной связи 2 параллельной обратной отрицательной связью йо напряже"нию, и регистратор выходного сигнала 3.

Источник калибровочного напряжения 4, включаемый в цепь обратной связи с по- мощью переключающего реле 5, содержащий нормальный элемент 6, к которому с помощью контакта реле 7 подключается делитель напряжения 8; напряжение "с которого снимается через блок реле 9. Блок реле 10

= hp дйазначен для переключения поддиапазонов измерения тока путем коммутации сопротивления обратной связи 2.

Измеритель работает следую зим образом

В режиме «Измерение», когда источник калибровочного напряжения 4 в цепи обратной связи отключен, входной сигнал — постояншыи ток, показанный йа чертеже стрелкой, создает йадеййе напряженйя- на-сопротивлении обратной связи 2. Это напряжение

661367

Формула изобретения измерителя тока-и связанного с ним источника тока и исключить дополнительную погрешность измерения входного тока:

Экспериментальная проверка, измерителя токов показала, что он прост по своей структуре и в работе и позволяет оперативно осуществлять дистанционное управление режимом работы, градуирование, поверку измерителя и проверку линейности его поддиапазонов. В результате применения изобретения гарантируется надежность работы измерителя и его экономичность, а также высокая точность, обусловленная применением нормального элемента. Так, например, для нормального элемента типа Э 303 величина ЭДС определена с точностью 0,02 /о, изменение ЭДС за год составляет не более

0,02о/о, изменение ЭДС в диапазоне температур от +5 до +55 С не более 0,02о/о.

Измеритель малых токов, содержащий усилитель с параллельной отрицательной резисторной обратной связью по напряжению, 6 источник калибровочного напряжения и регистратор выходного сигнала, отличаю цайся тем, что, с целью повышения точности, экономичности и надежности работы измерителя, упомянутый источник калибровочного сигнала напряжения введен в цепь отрицательной обратной связи по напряжению и выполнен в виде нормального элемента, подключенного через замыкающий контакт переключающего реле к группе резисторов обратной связи и через реле с нормально ра10 зомкнутыми контактами к делителю напряжения, подсоединенному через блок реле с нормально разомкнутыми контактами к регистратору выходного сигнала, к выходу усилителя и через размыкающий контакт упомянутого переключающего реле к группе резисторов обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Илюкович А. М. Измерение больших

20 сопротивлений, М., «Энергия», 1971, с. 31—

33.

2. Патент США Хо 3.6! 1.131, кл. 324 — 15

05. 10. 71.

Составитель T. Веремейкина

Редактор В. Лукин Техред О. Луговая Корректор Г. Назарова

Заказ 2435/41 Тираж 1089 Подписное

ЦНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4