Устройство для определения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь конденсаторов Советский патент 1991 года по МПК G01R27/26 

Фиг.1

о ю со ел о о

Изобретение относится к измеритель ной технике для измерения параметров комплексных электрических сопротивлений и может быть использовано для измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь конденсаторов на инфранизкой частоте.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг. 1 приведена структурная элек- трическая схема устройства для определения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь конденсаторов; на фиг 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит генератор 1, активную нагрузку 2, измеряемый конденсатор 3, электронный переключатель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, ЭВМ 6, отсчетный блок 7, компаратор 8, шифра- тор 9.

К выходу генератора 1 последовательно с активной нагрузкой 2 (резистор, сопротивление которого известно) подключен контролируемый конденсатор 3, выход генератора 1 и общий вывод активной нагрузки 2 и контролируемого конденсатора 3 через электронный переключатель 4 поочередно подключается к АЦП 5, выход которого подключен к входу ЭВМ б, выход которой подключен к отсчетному блоку 7, вход компаратора 8 подключен к выходу генератора 1, а выход - к выходу шифратора 9, выход шифратора 9 подключен к входу управления ЭВМ 6, выход управления ЭВМ б подключен к входу электронного ключа 4.

Измерения мгновенных значений напряжения на генераторе и конденсаторе производят не одновременно, а через ко- роткий интервал времени (фиг. 2), определя- емый быстродействием АЦП и ЭВМ, управляющей процессом измерения и вычисляющей значения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь конденсатора. Мгновенное значение напряжения на кон- денсаторе, измеренное через интервал времени t после измерения мгновенного значения напряжения на генераторе, отличается от мгновенного значения напряжения на конденсаторе в момент измерения напряжения на величину поправки. Для измерений, проводимых на монотонных участках изменения напряжения генератора, величина поправки с большой степенью точности может быть найдена по формуле

ди

Uct - Uc2 St

5t,

где AUc - значение поправки к измеренному значению мгновенного напряжения на конденсаторе, В;

Uci . Uc2 - измеренные значения мгновенного напряжения на конденсаторе при первом и повторном измерениях, В;

Д{ -- интервал времени между моментами первого и второго измерения напряжения на генераторе, с;

64 - интервал времени между моментами измерения напряжения на генераторе иг конденсаторе, с.

Суммируя измеренные значения мгновенного напряжений на конденсаторе с вычисленным значением поправки, находят значения мгновенных напряжений на конденсаторе, соответствующие значениям мгновенных напряжений на конденсаторе в моменты измерения напряжения на генераторе. Вычисленные таким образом значения мгновенных напряжений на конденсаторе Uei; Uca используют для вычисления емкости С и тангенса угла диэлектрических потерь конденсатора tg d по формулам

3-

,. . |уу-К о за-и..) (

. vyj

где С - емкость измеряемого конденсатора ло параллельной схеме замещения, мкФ;

ДЈ - интервал времени между моментами первого и второго измерений напряжений, с;

Т - период частоты генератора переменного напряжения, с;

R - сопротивление активной нагрузки, МОм;

Uri, Ur2 - напряжение на генераторе при первом и втором измерениях, В;

Uct, Uc2 напряжение на конденсаторе при первом и повторном измерениях, В;

tg д - тангенс угла диэлектрических потерь конденсатора.

Устройство работает следующим образом.

8 момент появления на выходе генератора 1 напряжений положительной полярности на выходе компаратора 8 появляется сигнал высокого уровня, включающий шифратор 9, На выходе последнего появляется код, информирующий ЭВМ 6 о появлении на выходе генератора 1 напряжения положительной полярности, ЭВМ 6 приступает к выполнению команды выдержки паузы, длительностью три восьмых периода частоты генератора. После выполнения команды, выдержки паузы ЭВМ 6 приступает к выполнению команд подключения входа АЦП 5 к выходу генератора 1 посредством электронного переключателя 4 и авода результата измерения мгновенного напряжения на выходе генератора 1 в ЭВМ 6. Далее через интервал времени 5t, определяемый быстродействием АЦП 5 и ЭВМ 6, ЭВМ б приступает к выполнению команды подключения общего вывода активной нагрузки 2 и контролируемого конденсатора 3 к входу АЦП 5 с помощью электронного переключателя 4 и ввода результата измерения мгновенного напряжения на контролируемом конденсаторе 3 в ЭВМ 6.

После выполнения этих команд ЭВМ 6 приступает к выполнению команды выдержки паузы, длительность которой на время 5t меньше длительности четверти периода генератора 1. После выполнения этой команды ЭВМ 6 приступает к выполнению команд подключения входа АЦП 5 к выходу генератора 1 посредством электронного переключателя 4 и ввода результата измерения мгновенного напряжения на выходе генератора 1 в ЭВМ 6.Далее через интервал времени dt, определяемый быстродействием АЦП 5 и ЭВМ 6, последняя приступает к выполнению команды подключения общего вывода активной нагрузки 2 и контролируемого конденсатора 3 к входу АЦП 5 с помощью переключателя 4 и ввода результата измерения мгновенного напряжения на контролируемом конденсаторе 3 в ЭВМ б. После выполнения этих команд ЭВМ б производит расчет значений емкости и тангенса угла диэлектрических потерь контролируемого конденсатора 3 по приведенным фор; мулам и индицирует их значение на отсчетном блоке 9. На этом процесс измере- ния завершен.

Формула изобретения Устройство для определения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь конденсаторов, содержащее генератор, первая клемма выхода которого через активную нагрузку соединена с первой клеммой для под- ключения измеряемого конденсатора, вторая клемма выхода которого соединена

с общей шиной и является второй клеммой для подключения измеряемого конденсатора, электронный переключатель, который имеет первый и второй сигнальные входы, выход которого последовательно соединен

с первой клеммой входа аналого-цифрового преобразователя, вторая клемма выхода которого соединена с общей шиной, ЭВМ и блоком отсчета, причем управляющий выход ЭВМ соединен с управляющим входом

электронного переключателя, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены компаратор и шифратор, соединенные последовательно причем первая клемма входа компаратора

соединена с первой клеммой выхода генератора и первым сигнальным входом электронного переключателя, вторая клемма входа которого соединена с общей шиной, выход шифратора соединен с управляющим

входом ЭВМ, а второй сигнальный вход электронного переключателя соединен с первой клеммой для подключения измеряемого конденсатора.

tfjЈ tgJ}/nLn

Фиг. Z

Изобретение относится к технике для измерения параметров комплексных электрических сопротивлений и может быть использовано в приборах для измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь на инфранизкой частоте. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит генератор 1, клемма выхода которого через активную нагрузку 2 соединена с клеммой для подключения конденсатора 3, переключатель 4. аналого- цифровой преобразователь 5, ЭВМ 6, блок 7 отсчета, компаратор 8 и шифратор 9. Особенностью изобретения является введение компаратора и шифратора, которые синхронизируют работу устройства. 2 ил.