ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМНЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Советский патент 1974 года по МПК G01R27/02 

1

Измеритель предназначен для измерения параметров комплексных электрических величин и может быть использовал для снятия частотных характеристик преимущественпо элбктрохИМических систем.

Известен измеритель комплексных сопротивлений, состоящий из исследуемого объекта, представляющего собой кювету с электролитом, в который погружены вспомогательный и Исследуемый электроды, источников и повторителей напряжения, двух суммирующих операционных усилителей, расположенных ооответственио в цепях прямой и обратной связи измерителя, и блока фазочувствительных детекторов с отсчетными устройствами искомых компонент комплексного сопротивления. Однако такой измеритель непригоден для измерения малых комплексных сопротивлений из-за наличия больщой погрешности, вносимой Б результаты измерений комплексным сопротивлением вспомогательного электрода, а также сопротивлениями электролита, контактов и подводящих проводов. Кроме того, на высоких частотах на результат измерения влияет утечка части тока через паразитные проводимости соединительных проводов относительно общей шины.

Целью изобретения является уменьше1рие влияиия на результат измерения комплексного сопротивления вспомогательного электрода, сопротивления эле,ктролнта, остаточных парамегров подводящих проводов и расширение пределов измерения. Это достигается тем, что вспомогательный электрод подсоединен к выходу первого суммирующего усилителя через двухэкраппый кабель, внутренний экран которого через двухполюсник подсоединен к суммпрующеп точке второго операционного усилителя, а наружный - к токовому зажиму

исследуемого электрода.

Устройство позволяет производить измерения комплексных сопротивлений до величины 10 Ом, т. е. по сравнению с известным имеет примерно на два цорядка шире нижний

предел измерения.

На чертеже изобрал епа электрическая схема измерителя.

Первый операционный суммирующий усилитель состоит из непосредственно усилителя

1 и сопротивлений прямой 2, 3, 4 и обратной 5 связи. К входам 6 и 7 первого суммирующего усилителя подсоединены соответственно источник 8 гармонических колебаний и источник 9 программно-измепяющегося напряжения. К

выходу этого усилителя через образцовый резистор 10 подключен повторитель 11 напряжения и исследуемая электрохимическая ячейка, состоящая из вспомогательного 12 и исследуемого 13 электродов и третьего дополнительного электрода (зонда) 14. Выход

второго суммирующего операционного усилителя, состоящего из непосредственно усилителя 15 и сопротивлений прямой 16 и обратной 17 связи, подключен к резистору 4 первого суммирующего усилителя. Блок фазочувствительных детекторов 18 с отсчетными устройствами подсоединен через повторитель 19 напряжения к зонду 14 и потенциальному зажиму 20 исследуемого электрода 13. Подключение электрода 12 и зонда 14 к измерительной цени выполнено компенсирующими кабелями 21 и 22 с двойным экраном соответственио. Внутренний экран 23 кабеля 22 подключен к выходу повторителя 19, а его наруж1ный экран 24-к зажиму 20. Внутренний экран 25 кабеля 21 подсоединен через резистор 26 прямой связи к суммирующей точке второго операциониого усилителя, а наружный экран 27 - к токовому зажиму 28 исследуемого электрода.

Измеритель работает следующим образом.

Напряжения генератора 8 гармонических колебаний и программно-изменяющегося источника 9 суммируются первым операционным усилителем. Полученная сумма напряжепий поступает в цепь из последовательно соединенных резистора 10 и электрохимической ячейки. Независимость величины тока, протекающего через ячейку, от величины ее сопротивления и внутренней э.д.с. достигается подачей напряжения ячейки без изменения его фазы на выход суммирующего операционного усилителя. Для этого в измерителе используется цепь положительной обратной связи, состоящая из повторителя 11 и суммирующих операционных усилителей.

Подключением детекторов 18 через повторитель 19 к зонду 14 и зажиму 20 достигается устранение влияния на результат измерения комплексного сопротивления вспомогательного электрода, сопротивлений зажимов и подводящих проводов, а также сопротивления части электролита, включенной между вспомогательным электродом и зондом.

Комненсация входной емкости кабеля 22 достигается вследствие нодключения его экрана 23 к выходу повторителя 19. Результирующая входная емкость кабеля 22 при этом равна

С22---С„(1-/С„),(1)

где С22 - емкость кабеля 22 до компенсации, Kw - коэффициент передачи повторителя

19 напряжения.

Уменьшение влияния на результат измереПИЯ утечки тока через паразитную проводимость кабеля 21 достигается благодаря улавливанию тока утечки экраном 25 этого кабеля и возвращению его по цепи обратной связи в нагрузку первого суммирующего операционного усилителя. Эффективная паразитная проводимость кабеля 21 при этом равна

l2i-r,,(.),(2)

где Tgi - паразитная проводимость кабеля 21 до компенсации,

Ко - коэффициент передачи по петле

обратной связи.

Из уравнений 1 и 2 следует, что при Ki и Ко, близких к единице, влиянием паразитных нроводимостей соединительных проводов на результат измерения можно пренебречь.

Предмет изобретения

Измеритель комплексных сопротивлений,

содержащий кювету с электролитом, в который погружены вспомогательный и исследуемый электроды, источники и повторители напряжения, два суммирующих операционных усилителя, расноложенных соответственно в

цепях нрямой и обратной связи измерителя, и блок фазочувствительных детекторов с отсчетны.ми устройствами, отличаю щ-ийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, вспомотательный электрод подсоединен к выходу первого суммирующего усилителя через двухэкранный кабель, внутренний экран которого через двухполюсник подсоединен к суммирующей точке второго операционного усилителя, а

наружный - к токовому зажиму исследуемого электрода.