Переменная мера активной проводимости Советский патент 1988 года по МПК G01R27/26 

;з

(Л

Фи«.;

от друга статоры 1-3, вьтолненные в виде полых коаксиальных электродов, размещенные между ними разделительные экраны 4, 5, роторы 6, 7 в виде пакетов цилиндрических электродов, резистор 8, корпус 9 с цилиндром 17, механизмы перемещения, имеющие щтоки

11, 12 и отсчетные барабаны 13, 14, электрически изолированные от штоков, диэлектрическими вставками 15, 16. Переменная мера имеет расширенньй диапазон воспроизводимых значений и по- вьшенную точность на высоких частотах. 3 ип. .

Изобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано в качестве элемента уравновешивания и отсчета по активной проводимости в высокоч астотных емкостных мостах. Переменная мера активной проводимости содержит изолированные друг

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве элемента уравновешивания и отсчета по активной проводимости (G) в высокочастотных емкостных мостах.

Особенность высоких частот (ВЧ), охватывающих диапазон 0,1-100 МГц, состоит в трудности измерения активной составляющей комплексной прово-; димости (или комплексного сопротивления) измеряемого объекта. Магазины сопротивления вообще не применяют на ВЧ, так как их частотная погрещность и ее изменения при переключении резисторов существенно больше, чем у магазинов проводимости. Погрешность магазинов проводимости на ВЧ составляет 1-10%.Целью изобретения является расширение диапазона воспроизводимых значений и повышение точности на высоких частотах.

На фиг.1 изображена предлагаемая мера тивной проводимости} на фиг.2 электрическая схема замещения меры; на фиг.З - схема включения меры в трансформаторный емкостной мост.

Переменная мера активной проводимости (фиг.1) содержит изолированные друг от друга первый 1, второй 2 и расположенный между ними третий 3 статоры, вьтолненные ..в ввде полых коаксиальных электродов, разделительные экраны 4 и 5, размещенные между статорами 1-3, первый 6 и охватьта- ющий его второй 7 роторы, выполненные в ввде пакетов цилиндрических электродов, сменный резистор 8, установ- ленный между корпусом 9 и торцовой стенкой статора 3. Статоры 1 и 2 подключены к присоединительным выводам

меры, выполненным в виде выходного разъема 10, а роторы 6 и 7 механически связаны со штоками 11 и 12 механизмов перемещения,- снабженных от- счетными барабанами 13 и 14, электрически изолированы от штоков диэлектрическими вставками 15 и 16 и разме- |Щены в экранированных секциях, образованных корпусом 9 и установленным на нем цилиндром 17. Статоры 1 и 3 совместно с ротором 6 и статоры 2 и

3совместно с ротором 7 образуют два последовательно соединенных переменных конденсатора с бесконтактным поршнем емкостью С и С,, создакщих вместе с резистором R Т-образную цепь (фиг.2), Проходная активная проводимость -этой цепи имеет отрицательное значение (и при условии, что oR(C, + 2) 1 определяется по формуле

G -(o2RC,C2 .

Параллельная ей емкость составляет весьма малую величину, не превьшающую сотых долей пикофарады.

Предлагаемая мера активной проводимости работает следующим образом.

С помощью разъема 10 меру включают в измерительное плечо моста (фиг.З) и устанавливают барабаны 13 и 14 на нулевую отметку. При этом роторы 6 и 7 находятся в выведенном положении, емкость между статорами 1 и 3 и емкость между статорами 2 и 3 перерезаны разделительными экранами

4и 5, активная проводимость меры равна нулю. Мост уравновешивают элементами начального баланса. Параллельно мере подключают объект измерения, например конденсатор, вращением барабана 14 ротор 7 при помощи штоков 12 и диэлектрических вставок 16 вводится в пространство между злактродами статоров 2 и 3, создавая емкость С, которая вместе с сопротивлением .R определяет цену деления меры. Затем с помощью барабана 13, штока М и диэлектрической, вставки 15 ротор 6 вводится в пространство между электродами статоров 1 и 3 до получения равновесия моста по активной проводимости. Создаваемая при этом емкость С , как видно из формулы, прямо пропорциональна активной проводимости, которая в свою очередь, равна активной проводимости измеряемого объекта. Достижению прямой пропорциональности (т.е. линейности шкалы меры) способствует цилиндр 17, выполняющий роль дополнительного экрана, устраняющего паразитную емкостную связь между роторами 6 и 7. Уравновешивание моста по емкости, вносимой измеряемым объектом, выполняется с помощью поста. При этом одновременно компенсируется незначительное изменение выходной емкости меры, составляющей сотые доли пико- фарады.,

По сравнению с прототипом предлагаемая мера имеет расширенный в 100- 1000 раз диапазон воспроизводимых значений активной проводимости и охватывает до 5 порядков величины. Это обеспечивается возможностью регулирования в широких пределах цены деления меры благодаря использованию сменного резистора и переменных конденсаторов с большим коэффициентом перекрытия. Точность воспроизведения на высоких частотах повьш1ена не менее чем на порядок и определяется в основном погрешностью расчета емкост конденсаторов с бесконтактным поршнем, составляющей 0,1%. Односторонне расположение электродов, связанных с

Ci62

f№

присоединительными выводами, и резистора позволяет снабдить меру коаксиальным разъемом без удлинения токонесущих проводников, что также повышает точность меры.

Например, для макета на частоте 1 МГц принято С/ Сг 0,5-50 пФ, R 30-200 Ом. Тогда G 340 - 210 См (т.е. мера охватьшает 5 порядков активной проводимости). Для измеряемого объекта емкостью 10 пФ это соответствует tgS -0,3, т.е. охватьтается весь реальный диапазон потерь объектов емкостного характера.

Формула изобретения

Переменная мера активной проводи- мости, содержащая корпус, вьшоды, резистор и конденсатор, состоящий из ротора со.штоком механизма перемеще- ния, первого и электрически соединенного с одним из выводов второго статоров, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона воспроизводимых значений и повышения точности на высоких частотах, она снабжена третьим статором, вторым ро- iтором и разделительными экранами, причем третий статор размещен коак- сиально между первым и вторым статорами, второй ротор охватывает первый ротор, а разделительные экраны размещены между статорами, при этом роторы выполнены в ввде пакетов цнпин- дрических электродов и электрически изолированы от штоков механизмов пе- . ремещения, первый статор электрически соединен с другим выводом, а рез.истор установлен между корпусом и третьим .статором.

Фиг. 2

Ч) ОCi

CiCf

ifCi П

Cf

Фиг.З