Электрометр Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных малых токов, напряжений и зарядов обоих знаков. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет снижения аддитивной погрешности измерения и повьшения входного сопротивления. На фиг.1 показана функциональная схема электрометра на фиг.2 - эпюры напряжения, поясняющие его работу. Электрометр содержит входные шины 1 и 2, подключенньй между ними первый конденсатор 3, второй конденсатор ч, первая -обкладка котор.ого подключена к шине 2 через резистор 5, согласующий блок 6, выход которого соединен с входом усилителя 7, интегратор 8, выход которого подключен к общему вы воду блока 6 и первой обкладке конденсатора 4, генератор 9, выход кото рого п:одключен к обмотке управления реле 10, один из неподвижных контактов переключателя 11 реле подключен к шине 1, другой - к входу блока 6, подвижный контакт переключателя 11 соединен с второй обкладкой конденса тора 4, ключ 12 реле включен между выходом усилителя 7 и входом интегратора 8, к выходу которого подключена первая выходная шина 13 устройства, вторая выходная шина, а также общие выводы усилителя 7 и интегратора 8,подключена к общей шине устройства Электрометр работает следующим образом. Реле 10, управляемое генератором 9,периодически изменяет состояние . ключа 12 и переключателя 11, обеспечивая поступление на вход интегратора 8 импульсов постоянной длительности и амплитуды, пропорциональной раз.ности между входным и выходным напря жениями электрометра. При подаче на вход интегратора 8 положительных импульсов напряжение на его выходе уве личивается. Если входные импульсы станут отрицательными, то выходное положительное напряжение интегратора 8 уменьшается и, перейдя через нуль, становится отрицательным, увеличиваю щиеся по нулю напряжением. Если сигнала на входе интегратора 8 нет, то его выходное напряжение не изменяется. В момент времени входу электрометра прикладывают напряжение U, (фиг.2), конденсаторы 3 и 4 заряжаются. В момент времени t ключ 12 и переключатель 11 переключаются, напряжение на конденсаторе 3 остается постоянным и равным входному в течение всего времени, а напряжение на накопительном конденсаторе 4 U;, подается на вход согласующего блока 6 и, , вследствие разряда конденсатора А, через входное сопротивление блока 6 уменьшается до нуля. Полученньй импульс U усиливается и на входе интегратора 8 появляется положительный импульс и.л . На выходе интегратора 8 при этом .появляется положительное увеличивающееся напряжение и, , которое выделяется на резис- торе 5. При переключении ключа 12 и переключателя 11 в исходное состояние начинается заряд второго конденсатора 4 до напряжения и,, U. Чз 5 напряжение на выходе интегратора 8 у,з больше не изменяется, так как на его входе нет сигнала. При следующем аналогичном периоде изменение состояния ключа 12 и переключателя 11 разряд накопительного конденсатора 4 через входное сопротивление блока 6 формирует на входе блока 6 положительный импульс напряжения меньшей амплитуды, который усиливается и, поступив на вход интегратора 8, вызывает увеличение его выходного положительного напряжения, подаваемого на резистор 5. Например, после четырех тактов, подобных описанному, величина напряжения и немного превышает величину входного напряжения Uj, и в.пятом такте накопительньй конденсатор 4 заряжается так, что на вход блока «юступает отрицательный импульс вызывает уменьшение выходного напряжения интегратора 8. Очевидно, что минимальная ощибка QsU описанного процесса саморегулирования равна приведенному к входу напряжению шумов усилительного тракта. При подаче на вход электрометра отрицательного напряжения процесс само- регулирования идет аналогично и в результате -Ug. -Ug ошибка будет точно такой же, как и в случае подачи положительного напряжения. Напряжение Ц является выходным напряжением устройства и может быть измерено любым вольтметром. Входное сопротивление элe cтpoмeтp определяется по формуле параллельног соединения двух сопротивлений 5j( л- R CO R, + R, . где R. - сопротивление утечки конден сатора 3, Ом, R - эквивалентное сопротивление вносимое периодическим заря дом накопительного конденса тора 4 с частотой f. Ом. В основном значение входного сопротивления определяется эквивалентным сопротивлением R, так как R вклю чено параллельно очень большому сопротивлению Ry, Учитывая энергию и -. частоту заряда накопительного конденсатора 4 и пренебрегая мощностью потерь на сопротивлении утечки конденсатора 3 Ry, эквивалентное, сопротивление, вносимое периодическим, с частотой f, зарядом накопительного конденсатора, R определяют по формуле с f UU2 где Ug - входное напряжение. Б, f - частота коммутации ключей, ли - напряжение шумов усилительного тракта, приведенное к входу, В. Изобретение обладает более высокой точностью измерения, поскольку аддитивная погрешность измерения снижена за счет замены усилителя постоянного тока на усилитель переменного тока, а входное сопротивление повышено за счет уменьшения энергии перезаряда накопительного конденсатора по мере установления выходного напряжения. Формула изобретения Электрометр, содержащий первый конденсатор, под слюченный между входными шинами электрометра, резистор, усилитель и интегратор, общие выводы которых подключены к общей шине, и генератор, отличающийся гем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены второй конденсатор, согласующий блок и реле с переключателем и ключом, первая обкладка второго конденсатора подключена к второй входной шине через резистор, вторая обкладка - к подвижному контакту переключателя реле, один из подвижных контактов которого подключен к первой входной шине, а другой к входу согласующегб блока, выход согласующего блока подключен к его общему выводу и первой обкладке второго конденсатора через последовательно соединенные усилитель, ключ реле и интегратор, обмотка управления реле подключена к выходу генератора, первая выходная шина электрометра подключена к выходу интегратора, вторая | выходная шина - к общей шине.