Устройство для измерения электрической емкости кабельных жил и проводов Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

Изобргэтение относии-ся к измер;-гге ной технике и может найти применени в кабельной промьиапеньости для измерения электрической емкостн кабельных жил и проБодов в процессе наложени,ч изоляции; а также в качесве датчика систем автоматического уп ра вл е н и я п ро це с сом и з ол иров а н и я.

Наиболее близким к пре,цлагаемому является устройство для измерения электрической емкости кабельных жил и проводов, которое содержит ддат-- чик с водной контактирующей средойf имегаиий в своем составе измерительный и компенсационный электроды, а также измерительный мост переменного тока с образцовой мерой емкости и фазочувствительньм индикатором, причем измерительный и компенсационный электроды датчикгг подключены к противоположным плечам измеритешьного ыоста переменного тока, генератор переменного напряжения 13 .

Недостатком известного устройства является погрешность в определении емкости, вызванная неточностями изготовления датчика (различием в длинах охранных электродов и расстояниях от охранных электродов до соответствукхдих торцов датчика) , которые приводят к неполной компенсации собственно проводимости датчика и выну-кдают вводить в схему измерительного моста переменного тока канал уравновешивания активной составляющей комплексного сопротивления датчика,

Так как в качестве образцовой меры акт.ивиого сопротивления применяются стандартные резисторы, обладающие собственной емкостью, и., кроме того, всегда сущеатвует некоторая BNKOCTb монтажа измерительной схемы относительно земли, то это приводит к образованию погрешности в определении измеряемой емкости, зависящей от положенная органа уравновешивания активного сопротивления, а в случае применения автоматического моста переменного тока - к ложным двилсениям обоих органов уравновешивания и, следовательно, к динамической погрешности и снижению быстродействия.

Цель изобретения - повнгяение точности и быстродействия измерения электрической емкости кабелльных жил и проводов,

Поставленная цель достигается те что в устройство для измерения электрической емкости кабельных, жил и проводов, содержащее датчик, измерительный электрод которого схватывает измеряемую-жилу или. провод с заземленным токоведущим проводником, включен в плечо сравнения измернтепыклго моста, а компенсационный электрорд которо.то также охватываем т измеряемую чилу или провод, включен в смежное плечо измеритель.i-ioro , генератор переменного напряжения, подсоединенный к вершинам диагонали питания измерительного моста, одна из которых соединена с общей шиной, введены компарато токов, зг1датчик номинального значения емкости жилы или провода, состоящий из потенциометра .и образцового конденсатора, три потенциометра, два конденсатора, резистор, фазосдвигающая цепь, два фазочувствительных усилителя, два исполнителЬ)Ных двигателя, причем общие выводы двух плечевых обмоток компаратора токов подключен к второй 1;ерш.иие диагонали питания измерительного моста, а вторые выводы их соотве.тственно подсоединены к вершинам измерительной диагонгши измерительного моста, к одной из которых также подключе ; потенциометр задатчика номинального значения емкости жилы или провода, к движку которого подсоединен один вывод образцового конденсатора, а второй вывод -- к обшей шине, к. вершинам измерительной диагонали подключены два потенциометра, движок первого из них соедзШен с одитлл выводом конденсатора, а другой вывод, кондденсатора - с общей пгиной, движок рзторого из 1ШХ соединен с выводом резистора, а второй вывод резистора - с общей шиной, потенциометр коррекции, ось которого жестко соединена с осью второго потенциометра, а один его вывод соединен с вторыг/1 выводом этого потенциометра, а второй вывод потенциометра коррекции с первым выводом второго потенциометра, к движку третьего потенциометра подсоединен один вывод ВТОРО1Ю конденсатора, а второй §го вывод соединен с оойцей , первый вход ф-азосдвигающей цепи соединен с выходом генератора переменного напряжения, а второй вход с общей шиной, первые и вторые входы двух фазочувствительных усилителей соединены с вторично обмоткой компаратора токов, третьи входы их соединены соответственно с первы.м и вторьж выходами фазосдвигав:й;ей цепи, выходы кх соединены соответственно с входами двух исполнительных двигателей, оси которых соединены с движкаг-/ и двух соответСТВУЮЦ.1ИХ потенцио1 - етров .

На чертеже показана функциональная схема устройства,.

Схема содержит измерительный элетрод 1 датчика, измеряемую жилу или провод 2, компаратор 3 токов, компесационный электрод 4 датчика, потен ометр 5 эадатчика, образцовый кондесатор 6, фазочувствительный усилитель 7 канала уравновешивания емкости, фазочувствительный усилитель 8 канала уравновешивания активного сопротивления, исполнительный двигатель 9 канала емкости, потенциометр 10 уравновешивания емкости, конденстор 11, исполнительный двигатель 12 канала активного сопротивления, потенциометр 13 уравновешивания активного сопротивления, резистор 14, потенциометр 15 коррекции, конденсатор 16, генератор 17 переменного напряжения, фазосдвигающую цепь 18.

Измери-сельный электрод 1 датчика схватьшает измеряемую жилу или провод 2 с заземленным токоведущим проводником и подключен к плечу отношения трансформаторного измерительного моста, вьтолненного на оснве компаратора токов 3. Компенсационный -электрод 4 датчика охватывает измеряемую жилу или провод 2 и подключен к противоположному плечу моста - к плечевой обмотке компаратора 3 токов, к которой подключен задатчик номинального значения емкости жилы или провода 2, состоящий из потенциометра 5 и образцового конденсатора 6. К вторичной обмотке компаратора токов 3 подключены сигнальные входы фазочувствительного усилителя 7 канала уравновешивания емкости и фазочувствительного усилителя 8 канала уравновешивания активного сопротивления, К выходу фазочувствительного усилителя 7 канала уравновешивания емкости подключен исполнительный двигатель 9 канала емкости, ось которого связана с органом уравновешивания моста по емкости, состоящим из потенциометра 10 и конденсатора 11. К выходу фазочувствительного усилителя 8 канала уравновешивания активного сопротивления подключен исполнительный двигатель 12, ось которого связана с органом уравновешивани моста по активному сопротивлению, состоящим из потенциометра 13 и резистора 14. На оси исполнительного двигателя 12 также, находится потенциометр 15, который вместе с конденсатором 16 образуют цепь коррекции моста по емкости. К диагонали питания измерительного моста подключен выход генератора 17 переменного напряжения. Выход генератора 17 переменного напряжения также подключен к входу фазосдвигакхдей цепи 18, выходы которой подключены к управлямпим входа м фазочувствительных усилителей 7 и 8.

Устройство работает следугадим образом.

. преобразованные в сосредоточенные значения измерительньгм 1 и компенсационным 4 электродами датчика, распределенные по длинам, соответствую-щим длинам измерительного 1 и компенсационного 4 электродов, значения емкости измеряемой жилы или провода 2 подключаются к противоположным плечам компаратора 3 токов. Если разность этих сосредоточенных зна0чений равна номинальной величине, установленной задатчиком (потенциометр 5 и образцовый конденсатор 6), то мост находится в состоянии баланса. Когда емкость измеряемой жилы

5 или провода 2 отклоняется от номинального значения, то во вторичной обмотке возникает ЭДС, которая преобразуется фазочувствительньам усилителем 7 в сигнал управления, заставляющий исполнительный лвигатель

0

9перемещать движок потенциометра

10органа уравновешивания емкости на угол, соответствующий величине отклонения емкости, и в направлении от середины обмотки потенциометра

5 10, соответствукидем направлению отклонения емкости измеряемой жилы или провода 2. Аналогичным образом при образовании различия активных сопротивлений между измерительным 1

0 и компенсационным 4 электродами датчика и землей исполнительный двигатель 12 перемещает движок потенциометра 13 органа уравновешивания активгого сопротивления

5

до баланса моста. Так как резистор 14 обладает собственной емкостью, достигающей единиц пикофарад, и между движком потенциометра 13 и землей подключена емкость монта0жа, то любое перемещение движка потенциометра 13 приводит к ответному перемеще гию движка потенциометра 10. органа уравновешивания емкости и к образованию погреш5ности в определении емкости, а также к затягиванию процесса уравновешивания. Чтобы этого не происходило, исполнительный двигатель 12 одновременно с движком потенциометра 13 органа уравновешивания

0 активного сопротивления перемещает движок потенциометра 15 цепи коррекции. Начало обмотки потенциометра 15 подключено к концу обмотки потенциометра 13, а ее конец 5к началу обмотки потенциометра 13. Если емкость конденсатора 16 равна сумме емкостей резистора 14 и монтажа, то одновременное перемещение движков потенциометра 13 и 15 при0водит к безреактивному изменению активного сопротивления в плечах сравнения моста. Это.позволяет полностью скомпенсировать по- грешность измерения емкости, по5высить быстродействие и устойчивость

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ КАБЕЛЬНЫХ ЖИЛ И ПРОВОДОВ, содержащее датчик, измерительный электрод которого охватывает измеряемую жилу или провод с заземленным токоведущим проводниг. ком, включен в плечо сравнения измерительного моста, а компенсационный электрод которого также охватывает измеряемую жилу или провод, включен в смежное плечо измерительного моста, генератор переменного напряжения, подсоединенный к вершинам диагонали питания измерительгного моста, одна из которых соединена с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены компаратор трков, задатчик номинального значения емкости жилы или провода, состоящий из потенциометра и образцового конденсатора, три потенциометра, два конденсатора, резистор, фазосдвигакхцая цепь, два фазочувствительных усилителя, два исполнительных двигателя, причем общие выводы двух плечевых обмоток компаратора токов подключены к второй вершине диагонали питания измерительного моста, а вторые выводы их соответственно подсоединены к вер1иинам измеритель-ной диагонали измерительного моста, к одной из которых также подключен потенциометр задатчика номинального значения емкости жилы или провода, к движку которого подсоединен один вьшод образцового конденсатора, а второй вывод к общей шине, к вершинам измерительной диагонали подключены два потенциометра, движок первого из них соединен с одним выводом конденсатора, а другой вьшод конденсатора - с общей шиной, движок второго из них соединен с одним выводом резистора, а в-торой вывод ре(Л зистора - с общей шиной, потенциометр коррекции, ось которого жестс ко соединена с осью второго потенциометра, а один его вывод соединен с вторым выводом этого потенциометра, а второй вывод потенциометра коррекции соединен с первым .выводом второго потенциометра, к движку третьего потенциометра под- соединен один вывод второго конден- О) сатора, а второй его вывод соединен с общей шиной, первый вход фазо00 сдвиганвдей цепи соединен с выходом со со генератора переменного напряжения, а второй вход - с общей шиной,- первые и вторые входы двух фазочувствительных усилителей соединены с втсЧ ричной обмоткой компаратора токов, третьи входы их соединены соответ ственно с первым и вторым выходами фазосдвигающей цепи, выходы их соединены соответственно с входами двух исполнительных двигателей, оси которых соединены с движками двух соответствующих потенциометров.