Устройство для измерения высоких напряжений Советский патент 1988 года по МПК G01R19/00 G01R15/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения постоянного напряжения а также амплитудных значений пульси- рзтащего, импульсного и переменного напряжений в высоковольтных электрических цепях,и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 661355.

Цель изобретения - повышение производительности измерений .и расширение динамического диапазона.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - вид измеренного напряжения.

Устройство содержит выпрямительный диод 1, последовательно соединенные стабилитроны 2, переключатели 3 пределов измерений, первый вывод которого соединен с катодом, а второй вывод с анодом соответствующего стабилитрона 2, анод последнего стабилитрона 2 соединен с входами стабилизатора 4 тока, ограничителя 5 напряжения и измерительного блока 6 (например, осциллограф), первая входная клемма 7 устройства соединена с анодом выпрямительного диода 1, катод которого соединен с катодом первого стабилитрона 2, вторые выводы стабилизатора 4 тока, ограничителя

5напряжения и измерительного блока

6соединены вместе и с второй входной клеммой 8.

Каждьш переключатель 3 пределов измерений содержит два полевых транзистора 9 и 10 и туннельный ди- од 11, при этом сток полевого транзистора 10 соединен с первым выводом переключателя 3 пределов измерений, второй вывод которого соединен с затвором полевого транзистора 9 и катодом туннельного диода 11, анод которого соединен с затвором полевого транзистора 10 и истоком полевого транзистора 9, сток которого соединен с истоком полевого транзистора 1

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое напряжение подводится к клеммам 7 и 8. В исходном состоянии полевые транзисторы 9 и 10 и туннельные диоды 11 находятся в открытом состоянии. Рабочая точка туннельных диодов 11 зафиксирована стабилизатором 4- тока на первой ветви его вольт-амперной характеристики Рабочие точки полевых транзисторов

0

5

0

5

0

5

0

5

9 и 10 так же зафиксированы и суммарное падение напряжения на переключателях 3 пределов измерения имеет определенную величину, при заданном токе стабилизации. Когда измеряемое напряжение превышает порог срабатывания ограничителя 5 напряжения, происходит шунтирование стабилизато- . ра тока, что приводит к увеличению тока в цепи выше пикового значения переключения одного из туннельных диодов 11 и, соответственно, увеличению падения напряжения на нем, равному напряжению раствора туннельного диода 11. Это приводит почти к полному запиранию соответствующих полевых транзисторов 9 и 10 и перераспределению тока стабилизации устройства между стабилитроном 2 и цепью, состоящей из полевых транзисторов 9 и 10 и туннельного диода 11. Таким образом, происходит подключение стабилитрона и на нем появляется соответствующее падение напряжения. При уменьшейии тока в цепи ниже тока . отпускания туннельного диода 11 схема возвращается в исходное состояние.

Величина пикового тока, тока Ьт- пускания и напряжения раствора зависят от типа применяемых туннельных диодов, причем величина пикового тока туннельных диодов 11 должна быть больше тока стабилизации стабилитронов 2, а значения пикового тока в каждом из электронных переключателей должны быть отличны друг от друга, чтобы исключить одновременное включение нескольких из них.

В результате переключения пределов измерений сигнал на выходе устройства при измерении возрастающего напряжения имеет вид серии импульсов (фиг.2), причем амплитуда последнего импульса равна изменению падения напряжения на стабилизаторе тока после последней переключившейся ступени. Тогда измеряемое напряжение U,, может быть определено по формуле I

0

и изм Цо

N

+ Ги

IrO

+4U

5

где N

ли

-число переключившихся ступеней устройства (число импульсов в выходном сигнале устройства),

-амплитуда последнего (неполного) импульса на выходе устройства (фиг.2)|

напряжение стабилизации 1-го стабилитрона 2; суммарнбе падение напряжения на включенных переключателях 3 пределов измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения высоких напряжений по авт.св. № 661355, о т- личающее ся тем, что, с целью повышения производительности измерений и расширения динамического диапазона, переключатели пределов

измерении выполнены в виде туннельного диода и двух полевых транзисторов, исток первого полевого транзистора соединен со стоком второго по- - левого транзистора, затвор первого полевого транзистора соединен с истоком второго полевого транзистора- и анодом туннельного диода, катод которого соединен с затвором второго полевого транзистора и является вторым выводом соответствующего переключателя пределов измерений, первым вьшодом которогб является сток первого полевого транзистора.

Изобретение предназначено для измерения постоянного напряжения, а также амплитудных значений пульсирующего, импульсного и переменного напряжений в высоковольтных электрических цепях. Устройство для измерения высоких напряжений содержит выпрямительный диод 1, стабилитроны 2, стабилизатор 4 тока, ограничитель 5 напряжения, измерительный блок 6, входные клеммы 7, 8, переключатели 3 пределов измерений, выполненные в виде туннельного диода и двух полевых транзисторов. Устройство обладает повышенной производительностью измерений и расширенным динамическим диапазоном. 2 ил. с S (Л 4: CD 4 :о ел 14)

.2