Эталонный электрический конденсатор постоянной емкости Советский патент 1978 года по МПК H01G4/01 

1

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в метрологии в качестве эталона.

По основному авт. св. 519774 известен эталонный электрический конденсатор, содержащий концентрические расположенные с зазором один относительно другого замкнутые электроды, заключенные в корпус и выполненные в виде плоской монолитной кварцевой металлизированной пластины, разделенной зазорами на изолированные участки и снабженные расположенными под ни.ми экранами 1.

Однако в связи с круговой конфигурацией зазоров конденсатор не позволяет получить нужную точность, которая соответствует штриховым мерам длины.

С целью повышения точности воспроизведения единицы емкости в предлагаемом эталонном электрическом конденсаторе постоянной емкости кварцевая металлизированная пластина дополнительно разделена на ряд прямоугольных параллельных участков, образуя неза.мкнутые электроды.

На фиг. 1 показан предлагаемый конденсатор, поперечное сечение; на фиг. 2 - то же. вид сверху и система координат.

Эталонный электрический конденсатор постоянной емкости содержит полосовые высокопотенциальные электроды /-3 и низкопотенциальные кольцевой и круговой электроды 4 -я 5.

Электроды окружены охранным электродом 6, разделены промежуточным экраном 7 и помещены в экран 8. Конденсатор вакуумирован и не имеет подвижных частей.

На табл. 1 дан режим работы конденсатора, который осуществляется путем поочередного включения электродов в измерительную аппаратуру (пост) и относительного измерения емкостей между электродами. Невключенные электроды «заземлены.

Таблица 1

Электроды, включенные в мост

Емкости

в генератор,

I в индикатор, высокий потенциал низкий потенциал С,

4

С2

4,5

Сз

4

С4 С5

4.5 4 4. 5

Се

На табл. 2 даны вычисления приращенияи их отношения

емкостей.

Таблица 2

v-n - т

Q-C,

С4-Сз

Cs-Q

С„

2 К(Л + Р,)-й;-Т(Л + Л)-/ ,/.Ь l A2-Rf

С, 22 у( - PI

с.,

25: Y(h - р,,)- 2 у ( - 2 - YK - .u YK 2s i/(T+p;) p

2s /(/ + Р;У Ri-Y(h + - Ук - Rl + YK- - RI

22 I/CM- p,) - Rl - Y№ -Rl- Яз

22 /(ft + P,P - R - YK , 21 l/()f 1/Л2 - 2

21: l/ ГА + РЗ) -R - Y f - R - РЗ

где (табл. 3)

E - диэлектрическа-я прони)цаемость среды; Р и j -размеры границ электрического ноля, при этом Р совпадают с шириной полосовых электродов 1-3 (с отсчетом от начала координат фиг. 2), г. R соответствуют зазорам электродов 4 и 5;

h - расстояние но нормали от центра окружности до электрода /.

Используя полученные расчетные соотношения (табл. 3) и линейно (оптически) измеренные размеры Р, решают (на ЭВМ) систему уравнений (2) относительно h и R.

Их значения подставляют в выражения Cf-Сд (табл. 3) и вычисляют расчетные величины емкостей Cf-Сд 1(та1бл. 3) в абсолютной мере.

Метрологические достоинства предлагаемого конденсатора состоят в том, что каждая из емкостей является расчетной, поэтому их разности берут лишь для взаимного уничтожения погрешностей, вызванных дополнительными нараметрами схемы (емкости на «землю, индуктивности кабелей и др.), что к принципу конденсатора не относится, кроме того, при выводе точных расчетных соотношений для емкостей необходимо

с,

сгНа табл. 3 даны расчетные соотношения емкостей.

т а б .1 и ц а 3

F(PRh)

учитывать, что в них нужно использовать не геометрические размеры электродов, а размеры границ электрического ноля (распределения зарядов) - «электрические размеры. Соотношения (табл. 3) выведены (фиг. 2) при следующих допущениях: плоские новерхности электродов находятся в одной плоскости; зазоры имеют бесконечно малую ширину; зазоры являются концентрическими окружностями или параллельными прямыми. При этих допущениях электрические размеры Р, h н R ъ формулах (табл. 3) совпадают с границами электрического поля. В реальном конденсаторе из-за неплоскостности электродов, ширины зазоров, их неконцентричности, некруглости или непараллельности и непрямолинейности такого совпадения нет.

Однако в силу принципа работы конденсатора его размеры определяют с помощью

электрических измерений как электрические размеры, соответствующих фактическому конденсатору.

Из выражения (2) находят Ли/, которые соответствуют измеренным отношениям фактических емкостей реального конденсатора, а после определения размеров расчетными становятся эти фактические емкости, т. е. расчетное значение емкости (в определенных пределах) автоматически «следит за фактической емкостью, что делает конденсатор asTOкомпенсированным по погрешностям, обусловленным отклонением его формы от идеальной. Параллельные края высокопотенциального электрода позволяет измерять его ширину по оси симметрии конденсатора как размер штриховой меры с предельной точностью 10.

Формула изобретения

Эталонный электрический конденсатор постоянной емкости по авт. св. 519774, отличаюш;ийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения единицы емкости, кварцевая металлизированная пластина дополнительно разделена на ряд прямоугольных параллельных участков, образуя незамкнутые электроды.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

№ 519774,

. Авторское свидетельство кл. Н 01 G, 12.12.72.