Устройство для измерения емкости конденсаторов Советский патент 1979 года по МПК G01R27/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ

Устройство предназначено для использования в различных радиоизмерительных установках, в частности в измерительных стендах и пультах, устройствах для сортировки конденсаторов, в приборах для точного сравнения емкостей отдельных элементов.

Известно устройстводля измерения емкостей и индуктивностей, содержащее генератор прямоугольных импульсов, выход которого через измерительную цепь связан с переключателем ряда измерений, дифференциатором и ограничителем напряжения, и измерительный прибор 1.

Недостатки устройства -- низкая точность измерения и низкая чувствительность.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для измерения емкостей, содержащее генератор высокой частоты, фазовый детектор, узкополосный резонансный контур, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, соединенный с первым входом фазового детектора низкой частоты, и индикатор; вход генератора высокой частоты через коммутатор соединен с измеряемым и

образцовым конденсаторами, соединенными с земляной шиной 2.

Недостатки устройства - низкая точность и ограниченный диапазон измерения величин контролируемых конденсаторов.

Цель изобретения - повыщение точности и расщирение диапазона измерения емкостей конденсаторов.

Поставленная цель достигается тем, что Е устройство для измерения емкости конденсаторов, содержащее генератор высокой частоты, вход которого соединен с выходом коммутатора, первый вход коммутатора соединен с одним зажимом для подключения измеряемого конденсатора, другой зажим при этом соединен с земляной шиной, второй вход коммутатора через образцовый конденсатор соединен с земляной шиной устройства, третий вход коммутатора соединен с выходом генератора низкой частоты и с одним входом фазового детектора низкой частоты, другой вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход фазового детектора низкой частоты соединен со входом индикатора, введены частотнофазовый преобразователь и фазовый детектор высокой частоты, причем выход генератора высокой частоты соединен с одним входом частотно-фазового преобразователя и с одним входом фазового детектора высокой частоты, другой вход которого соединен с выходом частотно-фазового преобразователя, а выход - со входом усилителя низкой частоты.

Ни чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства.

Устройство для измерения емкостей конденсаторов содержит генератор высокой частоты 1, коммутатор 2, соединенньгй с этим генератором и с измеряемой и образцовой емкостями, частотно-фазовый преобразователь 3, фазовый детектор 4 высокой частоты, усилитель низкой частоты 5, фазовый детектор 6 низкой частоты, первый вход которого подключен к выходу усилителя 5, генератор низкой частоты 7, соединенный со вторым входом фазового детектора 6 низкой частоты и коммутатором 2, и индикатор 8, подключенный к выходу фазового детектора 6 низкой частоты; образцовыйконденсатор 9.

Устройство работает следующим образом.

При действии коммутатора 2, управляемого генератором .низкой частот э1 7, измеряемый 10 и образцовый 9 конденсаторы попеременно подключаются к гененатору 1 высокой частоты (к его частотно-избирательной цепи). Этот генератор создает высокочастотный сигнал, частота которого пропорциональна подключаемым емкостям. Изменения частоты (в случае неравенства емкостей) преобразуются с помощью частотно-фазового преобразователя 3 в пропорциональные изменения фазы.

Преобразователь 3 имеет линейную характеристику преобразования, причем ее наклон или величину средней частоты генератора 1 выбирают таким образом, чтобы в качестве исходного обеспечивалось преобразование этой частоты в значение фазового сдвига, близкого к 90°.

Далее сигнал с преобразователя 3 поступает на, первый вход фазового детектора 4 высокой частоты. На второй вход этого детектора передается напряжение непосредственного с генератора 1. В фазовомо детекторе 4 высокой частоты выполняющем одновременно и функции амплитудного ограничителя, сравниваются фазы указанных сигналов и формируется выходное низкочастотное напряжение, частота которого равна частоте переключений сравниваемых конденсаторов (т. е. частоте генератора 7), а амплитуда пропорциональна величине разности фаз сигналов (или рйзнОСтй величин сравниваемых емкостей).

661417

Низкочастотное напряжение через усилитель низкой частоты 5 передается на первый вход фазового детектора 6 низкой частоты. На второй вход последнего поступает

управляющий сигнал с генератора низкой частоты 7. Выходное напряжение фазового детектора 6 низкой частоты, поступающее на индикатор 8, пропорционально напряжению, действующему на его первом входе. Полярность этого напряжения положитеЛьная или отрицательная, в зависимости от соотнощения емкостей конденсаторов.

В связи с тем, что в предлагаемом приборе измерение емкости конденсатора 10 сопровождается формированием двух высокочастотных сигналов с начальным фазовым

сдвигом., близким к 90°, фазовое детектирование спомощью детектора 4 обусловливает достаточно высокую линейность и крутизну частотно-фазового преобразования и, как следствие - хорощую точность измерений

и .щирокий диапазон измеряемых емкостей.

Формула изобретения

Устройство для измерения емкости конденсаторов, содержащее генератор высокой

частоты, вход которого соединен с выходом

коммутатора, первый вход последнего соединен с одним зажимом для подключения

измеряемого конденсатора, другой зажим

при этом соединен с земляной щиной, второй вход коммутатора через образцовый конденсатор соединен с земляной шиной уст- ройства, т|5етий вход коммутатора соединен с выходом генератора низкой частоты и с одним входом фазового детектора низкой частоты, другой вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход фазового детектора низкой частоты соединен со входом индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона измерения

емкостей, в него введены частотно-фазовый преобразователь и фазовый детектор высокой частоты, причем выход генератора высокой частоты соединен с одним входом частотно-фазового преобазователя и с одним

входом фазового детектора высокой частоты, другой вход которого соединен с выходом .частотно-фазового преобразователя, а выход - со входом усилителя низкой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.. Nachrichtenteehnik № I, 1962, М-6, стр. 28,