Устройство для измерения электрических параметров фольги Советский патент 1991 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения удельной емкости и тангенса угла потерь фольги, применяющейся при изготовлении электролитических конденсаторов.

Цель изобретения - расширение области применения устройства и повышение точности измерения электрических параметров фольги путем измерения и учета электрических параметров измерительных электродов и электролита, в котором производятся измерения.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для измерения электрических параметров фольги; на фиг.2 - схема измерения электрических параметров фольги с двух сторон без элементов и связей, не участвующих в измерении; на фиг.З - схема измерения электрических параметров измерительных электродов и среды, в которой производится измерение, без элементов и связей, не участвующих в измерении; на фиг.4 и 5 - эквивалентные схемы измеряемых цепей при измерении параметров фольги и измерительных электродов и среды, в которой производится измерение,соответственно.

Устройство для измерения электрических параметров фольги (фиг.1) содержит прибор 1 для измерения электрических параметров конденсаторов, первый вход которого соединен с первым измерительным электродом 2 и с выводом переключателя 3, блок 4 питания охранных электродов, вход которого соединен с первым измерительным электродом 2, а выход - с первым охранным электродом 5, контактирующий блок 6, второй измерительный электрод 7, второй охранный электрод 8, источник 9 питания, положительный и отрицательный выводы которого соединены с блоком 4 питания охранных электродов и с дополнительным блоком 10 питания охранных электродов, вход которого соединен с вторым измерительным электродом 7, дополнительный трехполюсный переключатель 11, у которого перекидной контакт первого полюса соединен с вторым входом блока 1 для измерения электрических параметров конденсаторов, а нормально замкнутый контакт первого полюса - с контактирующим блоком 6, перекидной контакт второго полюса соединен с вторым измерительным электродом 7, нормально замкнутый контакт второго полюса - с вторым выводом переключателя 3, а нормально разомкнутый контакт второго полюса - с нормально разомкнутым контактом первого полюса, перекидной контакт третьего полюса соединен с вторым охранным электродом 8, нормально замкнутый контакт третьего полюса - с первым охранным электродом 5, а нормально разомкнутый

контакт третьего полюса - с выходом дополнительного блока 10 питания охранных электродов, средний вывод источника 9 питания соединен с контактирующим блоком 6. Контактирующий блок б обеспечивает

0 электрический контакт металлической основы фольги 12 с устройством. Измерения проводятся в электролите 13.

Устройство работает следующим образом.

5 Например, первое измерение производится с целью измерения электрических параметров фольги. При этом дополнительный трехполюсный переключатель 11 должен находиться в исходном положении 0 разомкнутом, как показано на фиг.1, а переключатель 3 - либо в разомкнутом (измеряется одна сторона фольги), либо в замкнутом (измеряется фольга с двух сторон). Практически, измеряются электриче5 ские параметры электролитического конденсатора, образованного измерительными электродами 2 и 7, противолежащими им участками измеряемой фольги 12 и обь- емами электролита 13 между ними. Поэто0 му измеренная емкость содержит, кроме емкости измеряемого участка фольги 12, емкость измерительных электродов 2 и 7, а тангенс угла потерь, кроме сопротивления активных потерь измеряемого участка

5 фольги 12, - сопротивление участвующего в измерении объема электролита 13 и сопротивление активных потерь измерительных электродов 2 и 7. На фиг.2 показана схема измерения электрических парамет0 ров фольги 12 с двух сторон без элементов и связей, не участвующих в измерении, переключатель 3 (не показан) находится в замкнутом положении. Охранные элект- роды 5 и 8 запитываются по цепи; выход

5 блока 4 питания охранных электродов - охранные электроды 5 и 8 - электролит 13 - фольга 12 - контактирующий блок 6 - средний вывод источника 9 питания.

Для измерения электрических пара0 метров измерительных электродов 2 и 7 и электролита 13 фольга 12 отключается от контактирующего блока 6 и убирается из зоны измерения, Дополнительный трехполюсный переключатель 11 переводится в

5 положение Замкнуто. На фиг.З показана схема измерения электрических параметров измерительных электродов 2 и 7 и электролита 13 без элементов и связей, не участвующих в измерении. Проводится второе измерение, при котором измеряются

электрические параметры электролитического конденсатора, образованного измерительными электродами 2 и 7 и объемом электролита 13 между ними. Охранные электроды 5 и 8 запитываются по цепи: выход блока 4 питания охранных электродов - охранный электрод 5 - электролит 13 - охранный электрод 8 - выход дополнительного блока 10 питания охранных электрр- дов.

Затем изменяется в п раз расстояние между измерительными электродами 2 и 7 и, соответственно, охранными электродами 5 и 8. В сторону увеличения расстояние можно изменять на такую величину, чтобы сохранилась однородность электрического поля в зоне измерения, в сторону уменыие- . ния - так, чтобы не было непосредственного контактирования измерительных электродов 2 и 7.

Кроме того, изменение расстояния необходимо произвести на такую величину, чтобы изменение параметров измеряемого электропитического конденсатора (измерительный электрод 2 - электролит 13 - изме- рительный электрод 7), а именно тангенса угла потерь, можно было с необходимой точностью измерить блоком 1 измерения электрических параметров конденсаторов. Проводится третье измерение.

По результатам второго и третьего измерений можно определить электрические параметры измерительных электродов 2 и 7 и электролита 13, а по результатам первого измерения и известным параметрам изме- рительных электродов 2 и 7 и электролита 13 можно точно определить эл°ктрические параметры фольги 12.

На фиг.4 и 5 представлены эквивалентные схемы измеряемых цепей, где Си и Си емкости измерительных элкгродов 2 и 7, Ри и RM - сопротивления активных потерь измерительных электродов 2 и 7, Ran и Rafl - сопротивления объемов электролита 13 между измерительными элект- родами 2 и 7 и фольгой 12, РФ и сопротивления активных потерь измеряемых участков фольги 12, Сф1 и Сф - емкости измеряемых участков фольги 12 (при условии, что фольга 12 расположена сим- метрично между измерительными электродами 2 и 7, R3/i Рэл Рэл, Си1 Си - Си и Rn1 RH RH - при одинаковой технологии изготовления и условиях эксплуатации измерительных электродов 2 и 7; Сф1 Сф Сф и Рф1 Рф - - так как фольга 12 обрабатывается одновременно с двух сторон). Исходя из эквивалентных схем на фиг.4 и 5 для первого и второго измерений, можно записать

с - Си Сф .

Г -I- Г

L и + L ф

0)

1дд, 2л1(П„+Нэп + Пф)- :(2)

v- и -г L ф

С2 1 /2 Си; tg д 2 2я f Си ( RM + Язл ),

(3)

И)

где Ci,tg б 1 ; С2, tg 5 2 - показания прибора 1 для измерения электрических параметров конденсаторов при первом и втором измерениях (с целью упрощения толщина фольги считается равной нулю);

f - частота, на которой производится измерение.

Для третьего измерения

г 1 г Сз j С

tg д з 2л f Си ( RH + п ПЭп ),

где п - число, показывающее, вс сколько раз изменено расстояние между измерительными электродами 2 и 7 при третьем измерении, причем п 1 пр.х /обличении и п 1 при уменьшении расстояния.

Пользуясь формулами. (4), (6) и (3) или (5), можно определить выражения для Си, RH и

Rsn .

Си 2С2 2Сз:(7)

1

С2

(tg д 2 - tg д з ) ; (8)

Ни

1

tg д ;, - n tg д г

47Tf С21 -П

из формул (1) и (2) - для Сф и Рф: С 1 С и

ф

2СИ-С1

(9)

(Ю)

tgdi

Рф IFfcT и эл

(11)

Тангенс угла потерь измерительных электродов 2 и 7 мол.но определить по формуле

СиРи,(12)

фольги 12 - по формуле:

т,.7Г1 Сф Рф(13)

По известным расстоянию I между измерительными электродами 2 и 7 при втором измерении и площади S измерительного электрода 2 (7) можно определить удельное сопротивление электролита 13

РЭП

R

0,5

Устройство обладает широкими функциональными возможностями и позволяет определить электрические параметры измерительных электродов и электролита, в котором производится измерение, кроме имеющейся возможности измерения электрических параметров фольги, благодаря чему повышается точность определения электрических параметров фольги за счет учета электрических параметров измерительных электродов и электролита.

Формула изобретения Устройство для измерения электрических параметров фольги, содержащее прибор для измерения электрических параметров конденсаторов, источник питания, первый и второй измерительные электроды, первый и второй охранные электроды, контактирующий блок, переключатель, причем вход прибора для измерения электрических параметров конденсаторов соединен с первым измерительным электродом и с первым выводом переключателя, вход блока питания охранных электродов соединен с первым измерительным электродом, а его выход - с первым охранным электродом, второй и третий входы блока питания охранных электродов соединены с выходом источника питания, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования и повышения точности измерения, в него введены дополнительный блок питания

охранных электродов и трехполюсный переключатель, причем ваход дополнительного блока питания охранных электродов соединен с вторым измерительным электродом, перекидной контакт первого полюса трех0 полюсного переключателя соединен с вторым входом прибора для измерения электрических параметров конденсаторов, а нормально замкнутый контакт первого полюса - с контактирующим блоком, перекид5 ной контакт второго полюса соединен с вторым измерительным электродом, нормально замкнутый контакт второго полюса - с вторым выводом переключателя, а нормально разомкнутый контакт второго

0 полюса - с нормально разомкнутым контактом первого полюса, перекидной контакт третьего полюса соединен с вторым охранным электродом, нормально замкнутый контакт третьего полюса - с первым охранным

5 электродом, а нормально разомкнутый контакт третьего полюса - с выходом дополнительного блока питания охранных электродов, причем контактирующий блок соединен с общей шиной источника питания, а допол0 нительный блок питания охранных электродов - с положительным и отрицательным выводами источника питания.

Изобретение относится к контрольно-из мерительной технике и может быть использовано для измерения электрических параметров фольги при изготовлении электрических конденсаторов. Цель изобретения - повышение точности, расширение области применения - достигается путем измерения и учета электрических параметров измерительных электродов и электролита. Устройство содержит прибор 1 для измерения параметров конденсаторов, соединенный с измерительным электродом 2 и с перекидным контактом переключателя 3, блок 4 питания охранных электродов, вход которого соединен с первым измерительным электродом 2, а выход - с первым охранным электродом 5, контактирующий блок 6, соединенный с общей шиной источника 9 питания, второй измеритель ный электрод 7. соединенный с входом дополнительного блока 10 питания охранных электродов, второй и третий ВАОДЫ которого, а также соответствующие входы олока 4 соединены с плюсовым и минусоеым выводами источника 9, причем перекидной контакт первого полюса трехполюсного переключателя 11 соединен с вторым входом прибора 1. э нормально замкнутый контакт первого полюса - с контактирующим блоком 5. перекидной контакт второю по1 юса соединен с вторым измерительные электродом 7. нормально замкнутый контакт второго полюса - с нормально замкнутым контактом переключателя 3, а нормально разомкнутый контакт переключателя - с нормально разомкнутым контактом первого полюса, перекидной контакт третьего полюса соединен с вторым охранным электродом, нормально замкнутый контакт третьего полюса с первым охранным электродом 5. а нормально разомкнутый контакт третьего полюса с выходом дополнительного блока 10 питания охранных электродов 5 ил. со с :сь ;N3 iOO О Ј

Щиг.2

Фиг.З

К зл

Кф

Сф

IIЧ

ЯзиКф

Фиг.Ь

Фиг. 5