Образцовый конденсатор постоянной емкости Советский патент 1975 года по МПК H01G4/258 

1

Изобретение относится к точному приборостроению в электро-радиотехнике и метрологии, может быть использовано в качестве термокомпенсированной образцовой меры постоянной емкости.

Повышение точности измерений образцовых конденсаторов требует применения мер емкости с малым ТКЕ и высокой температурной устойчивостью.

Для достижения малого ТКЕ порядка 10-Ю- град во многих конструкциях образцовых конденсаторов применяют термокомпенсацию, для которой используют материалы с разными температурными коэффициентами линейного расширения (ТКЛР), что приводит к понижению температурной устойчивости таких конденсаторов.

Для улучшения температурной устойчивости металлические узлы конденсаторов изготовляют из одного и того же материала с хорошей теплопроводностью.

Известен образцовый конденсатор постоянной емкости, в котором электроды выполнены из одного разрезанного по образующим на равные части полого цилиндра, т. е. изготовлены из одного и того же материала. В этом конденсаторе расчетным путем определяют приращение емкости как произведение разности длин поочередно вводимых между электродами экранов на емкостный коэффициент,

2

причем в качестве экранов используют плоско-параллельные концевые меры длины.

Однако ТКЕ конденсатора находится в прямой зависимости от ТКЛР материала концевых мер длины и материала электродов, что при точных измерениях емкости требует стабильности окружающей температуры.

Цель изобретения - улучшение термокомпепсации и также температурной устойчивости - достигается тем, что в предлагаемом конденсаторе изоляторы с установленными на них электродами из одного и того же материала закреплены на торцовых стенках полого металлического термокомпенсирующего элемента конструкции, причем этот элемент выполнен из того же материала, что и электроды.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Цилиндрические коаксиальные электроды 1 и 2 установлены на изоляторах 3, закрепленных внутри полого цилиндрического заземленного держателя 4 на его торцовых стенках. Рабочее поле конденсатора образовано непосредственно между электродами и ограничено в длине / степенью перекрытия одного электрода другим.

Как известно, емкость коаксиальных конденсаторов определяется длиной рабочего поля и отношением диаметров рабочих поверхностей электродов. Ее стабильность при изменении температуры зависит только от стабильности длины рабочего ноля, так как нропорциональное изменение диаметров рабочих поверхностей электродов не изменяет их отношений, если электроды выполнены. В образцовом конденсаторе постоянной емкости при изменении температуры в заданных пределах отношение диаметров рабочих поверхностей электродов не меняется, так как последние изготовлены из одного и того же материала. Не изменяется и длина рабочего поля / в результате термокомпенсации, действие которой заключается в следующем. При изменении температуры электроды получают приращение в длине на величины kli и klz, где /1 и /2 - длины электродов, а k - ТКЛР материала электродов. Для сохранения при этом длины рабочего поля нужно, чтобы электроды получили приращение в длине только со стороны крепления их к изоляторам на суммарную величину (i-j-/2). Одновременно с этим получают приращение в длине изоляторов на величину, равную для обоих изоляторов вместе feE/з, где Ё/з - сумма длин изоляторов, а k - ТКЛР материала изоляторов. Таким образом, для компенсации суммарных приращений в длине электродов и изоляторов под действием температуры необходимо взаимное перемещение торцовых стенок держателя 4 на /г(/1+/2) Это возможно, если держатель изготовлен из такого же материала, что и электроды, только при расстоянии между торцовыми стенками держателя 4 + 2+2/3 -, которое и получает под k действием температуры необходимое приращение в длине /4()+ 2/3Следовательно, держатель 4 компенсирует тепловое расширение электродов в длине и в основном сохраняет длину / рабочего поля конденсатора. Кроме того, он дополнительно компенсирует тепловое расщирение изоляторов, являющихся продолжением электродов и тем самым влияюпгих па стабильность длины рабочего поля /. В результате обеих компенсаций длина рабочего поля конденсатора сохраняется более стабильно. При этом в силу того, что электроды и держатель изготовлены из одного и того же материала, термоустойчивость конденсатора при изменении температуры улучшается. При практическом расчете конструкции конденсатора по данным значениям /, /ь 1-2, k и k находят значения Ц и Е/З. После небольших преобразований формула условия термоklкомпенсации принимает вид: /4 i+4+а S/3 -. Отношения диаметров рабочих поверхностей электродов, как и длина рабочего поля /, выбирают в зависимости от необходимого номинального значения емкости конденсатора. Предмет изобретения Образцовый конденсатор постоянной емкости, содержащий систему цилиндрических коаксиальных электродов, выполненных из одного и того же материала, установленных на изоляторах внутри полого цилиндрического аземленного держателя, отличающийся ем, что, с целью улучшения термокомпенсаии и температурной устойчивости, изоляторы акреплены на торцовых стенках держателя, ыполненного из того же материала, что и электроды конденсатора.