Четырехзажимная мера активного сопротивления Советский патент 1987 года по МПК H01C3/02 

на два порядка расширить диапазон активных сопротивлений. Мера содержит резистивный элемент 1, выполненный в виде прямолинейного бифилярно- го контура, расположенного внутри

Изобретение относится к эсектро- измерительной технике, в частности к точным измерениям активного электрического сопротивления на переменном токе, и может быть использовано в метрологии при воспроизведении единицы электр ического сопротивления в качестве частотонезависимой меры, сопротивление которой остается неизменным при работе на постоянном и пе ременном токах в определенной области частот.

Цель, изобретения - повышение точ ности измерений и расширение диапазона величин мер активных сопротивле- НИИ, реализуемых предлагаемой мерой путем использования резистивного эле мента простой геометрической формы, для которой можно рассчитать влияние дестабилизирующих от частоты факторов и учесть их, что позволяет повысить точность за счет снижения частотной поправки (примерно на 2-3 порядка) и расширить диапазон активных сопротивлений (на 2 порядка).

На фиг.1 изображена предлагаемая мера, продольное сечение; на фиг.2 - то же, поперечное сечение.

Мера содержит резистивный элемент 1, выполненный в виде прямолинейного бифилярного контура, расположенного внутри цилиндрического экрана 2 и симметрично относительно его оси. Свободные концы резистивного элемен- та 1 с помощью отрезков коаксиальных кабелей 3-6 соединены с выводами меры 7-10 (7 и 9 - токовые, 8 и 10 - потенциальные). Пространство 11 между резистивным элементом 1 ij, цилиндрическим экраном 2 заполнено диэлектриком (воздух, азот) с диэлектрической проницаемостью f, . В пространстве между проводниками резистивного элемента помещен диэлектриче

цили здрического экрана 2 симметрично его оси, выводы меры 7, 9 - токовые, 8, 10 - потенциальные, пространство 11, заполненное диэлектриком, диэлектрический стержень 12, 2

ил,

1 табл.

ский стержень 12 с проницаемостью

е, .

Мера работает следующим образом.

Выводы меры 7-10 подключают к соответствующим выводам устройства для точного измерения активного сопротивления (моста или компаратора), причем выводы 7 и 9 включают в токовую цепь, а выводы 8 и 10 - в потенциальную цепь устройства. При соблюдении начальных условий измерения

10

О и

(О

О, (1)

I.

V

МО 1О

-токи в выводах 8 и 10;

-потенциал на выводе 10,

которые выполняются в измерительных условиях с четырехпарным включением, сопротивления и проводимости, отрезков кабелей 3-6 (фиг.1) незначительно влияют на результат изме- рения и активное сопротивление ме-. ры при рабочей частоте f определяется из выражения

5

0

R. Rg ( & ) R, (1 + f ) (2)

9

где Vg - потенциал вывода 8; 1„ R

5 ток через вывод 9; сопротивление меры постоянному току (измеряется с помощью компараторов постоянного тока с наивысшей точностью); частотная поправка активного сопротивления меры при рабочей частоте f.

Рассматривая предлагаемую конструкцию меры как экранированную длинную линию с распределенными параметрами, частотн то поправку меры можно представить в виде

35

45

i -Г KO(G - 2G,) +

СоЧь-2М)

(C,4C,

(3)

причем

Q 27f,

где G,, G - активные проводимости между проводниками ре- зистивного элемента и между резистивным элементом и экраном COOT- ветственно, см; L,M - собственная и взаимная

индуктивность резистивного элемента, Гн;

С,, С„ - емкости между провод- никами резистивного элемента и между резистивным элементом и экраном соответственно, Ф.

дя мер с сопротивлениями 1 кОм и выше в диапазоне частот до стен килогерц 1-й и 2-й члены управления (3) в 10-10 раз меньше 3-го члена и ими пренебрегаем. Соотношение между емкостями G, и С, обеспечивающее компенсацию емкостной составляющей частотной поправки, получим,приравнивая правую часть к нулю, в виде

О,72.С..

определяют по форму

с-I -1V С 5)5

2d D J J

In -- In - r 8dr

,i

i -QZ

8dr

где 1 - длина резистивного элемента

(до сгиба, фиг.1), м; а - относительная диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м.

Из выражений (4) - (6) имеем

Р зе

Кг- г In --- 8dr

1 2d

In -

г

Таким образом, при введении в пространство между проводниками резистивного элемента диэлектрика и ди;

fo

.

15

20 25

30

5)5

J

40

45

50

55

электрической проницаемостью , превышающей диэлектрическую проницаемость среды f, , заполняющей прост- , ранство между проводниками и экраном, -емкость между проводниками С, возрастает, в то время, как емкость между резистивным элементом и экра- ном Cj остается практически неизменной, так как расстояние между проводниками 2d в несколько десятков раз меньше внутреннего диаметра цилиндрического экрана D.

Изменением отношения емкостей С , Cj может быть достигнута компенсация емкостной составляющей частотной погрешности, причем в условие компенсации не входит частота протекающего ток-а, т.е. это условие обеспечивается в широком диапазоне частот.

Контрольные расчеты показали, что при сечении диэлектрического стержня много меньше сечения цилиндрического экрана размеры сечения цилиндрического стержня по отношению к 2d мало влияют на точность измерений.

Анализ и экспериментальные исследования макета предлагаемой меры дали следующие результаты. В прилагаемой таблице приведены параметры и частотные поправки прототипа и предлагаемого объекта.

Формула изобретения

Четырехзажимная мера активного сопротивления, содержащая размещенный в цилиндрическом экране резистивный элемент, расположенный по его оси и выполненный в виде двух проводников, образующих прямолинейный бифиллярньй контур, причем каждый из концов резистивного элемента с помощью отрезков коаксиального кабеля соединен с одним токовым и несколькими потенциальными выводами, отличающая- с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона величин мер активных сопротивлений, она снабжена цилиндрическим стержнем, выполненным из диэлектрического материала и расположенным между проводниками резистивного элемента, соосно цилиндрическому экрану, причем цилиндрический стержень выполнен из материала, величина относительной диэлектрической проницаемости которого определяется соотношением

3Ei --Г

Цг

In --4

где 6( - относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство JO

10

1,1-10 2-10 5-10 0,03 1 ЫО i,8 ЫО -S.l IO -1,4.-10

10 1,1ЧО 2-10 0,08 1 Расчет по формулам, приведенным в 2.

между резистивным элементом и цилиндрическим экраном;г - радиус проводника резистивного элемента, м; d - расстояние между осями проводников резистивного элемента, м;

D - внутренний диаметр цилиндрического экрана, м.

1 -10

3,8 1-10 -1,2.10 -ЫС

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в метрологии при воспроизведении единицы электрического сопротивления в качестве частотно-независимой меры, сопротивление которой остается неизменным при работе на постоянном и переменном токах в определенной области частот. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазона величин мер активных сопротивлений, реализуемых предлагаемой мерой, достигается путем использования, резистив- ного элемента простой геометрической формы. Это позволяет рассчитать влияние дестабилизирующих факторов, повысить на два-три порядка точность за счет снижения частотной поправки и о @ 11 Тд

. 2

Редактор А.Гулько

Составитель Ю.Волков Техред В.Кадар

1637/50

Тираж 699 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор М.иароши