Мост для измерения емкости и тангенса угла потерь конденсаторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЛИСТИЧЕСНИХ 19) (111 ЦИАСПУБЛИН 1 К 17/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ЗОБРЕТЕНИЯ СА ТЕЛЬСТ во ССС1973СССР 1971(54) МОСТ ТАНГЕНСА , (57) Изоб рительной пользован измеренияЦель изоб ти измере ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ ИГЛА ПОТЕРЬ КОНДЕНСАТОРОВ зме етение относитсятехнике и можетвприборах дляемкости конденсаетения - повышения емкости и тан ть и очног ров е точносенса угла лы, 1 ил Н АВТОРСКОМУ С(56) Авторское свидетельст9 488149, кл. С О 1 К 17/12Авторское свидетельствоР 480022, кл. С 01 К 17/10 потерь конденсаторов, достигается с.помощью автотрансформаторной мостовойсхемы путем осуществления ее автономной калибровки. Устройство содержитгенератор 21 с кварцевой стабилизацией частоты, автотрансАорматорныеплечи отношения 2, индикатор 3, набор конденсаторов 4,1-44, ключи5,1-5.8, клеммы 6 для подключенияизмеряемого объекта, дополнительныйнабор конденсаторов 7.1-7,3, образцовые резисторы 8 и 9, операционныйусилитель 10, ключи 11.1-11.10. Благодаря системе автономной калибровки устройство обеспечивает повышениеточности измерений по сравнению спрототипом не менее чем в 5 раз.131Изобретение относится к областиирмерительной техники и может бытьиспользованов приборах для точногоизмерения емкости конденсаторов,Целью изобретения является повышение точности измерения емкости итангенса угла потерь конденсаторовс помощью автотрансформаторной мостовой схемы за счет осуществленияее автономной калибровки.На чертеже представлена схемаустройства.Устройство содержит генератор 1с кварцевой стабилизацией частоты,соединенный с диагональю питаниямоста, автотрансформаторные плечи 2отношения, индикатор 3, включенный визмерительную диагональ моста, наборконденсаторов 4.1-4.4 (С, -С ) вплече сравнения, определяющий измерительный поддиапазон, ключи 5.1-5,8,обеспечивающие выбор соответствующего измерительного поддиапазона,клеммы 6 для подключения измеряемогообъекта (С), дополнительный наборконденсаторов 7.1-7,3 с емкостямиСкч Скзобразцовые резисторы 8 и 9(К 1, К 2), операционный усилитель10, в обратную связь которого черезсоответствующие ключи 11,1-11.10подсоединяются образцовые резисторы 8 и 9 и конденсаторы из дополнительного набора конденсаторов, приэтом ключи 11,1-11.10 обеспечиваютподключение элементов схемы в процессе автономной калибровки.Необходимая коррекция погрешности моста при его калибровке можетосуществляться либо подстройкой емкости (С , -С ,) конденсаторов4.1-4,4, либо подстройкой автотрансформаторных плеч 2 отношения, либо(в случае использования микропроцессорной техники) путем внесениясоответствующих поправок в результатизмерения.Калибровка может производитьсякак вручную, так и автоматически.Калибровка осуществляется следующим образом.Отключают измеряемый объект и замыкают ключи 11.5 и 11.6. При этомвместо измеряемого объекта включается конденсатор 7,3 (Ск),Включается измерительный поддиапазон с помощью конденсаторов4.1-4,4, соответствующий измерениюемкости Ск,. Емкость С, целесооб 8920 2разно выбрать соответствующей какому-либо среднему поддиапаэону, на-пример С (С -С ). Далее производят уравновешивание моста. При этомполучается отсчет Р 1, соответствую"щий соотношениюСкзР 1= ---- . (1)С О Затем ключи 11.5 и 11.6 размыкаются, замыкаются ключи 11.7-11.10 и производится уравновешивание моста на том же измерительном поддиапазоне.Пренебрегая статической ошибкой (которую можно уменьшить до малой величины применением операционного усилителя 1 О с достаточно большим коэфАициентом усиления, либо применение итерационной коррекции погрешности), получаем отсчет 1С, С ы К 1 К 225где ы - частота измерительного напряжения.На основании выражений (1) и (2)получаем соотношение, позволяющее определить емкость конденсатора С(2) 1Со 1,35 Погрешность определения С определяется погрешностью частоты измерительного напряжения и резисторов 8 (К 1) и 9(К 2), значения которых благодаря использованию кварцевой стабилизации частоты генератора и высокостабильных образцах резисторов могут быть определены на стадии изготовления прибора с погрешностью, на превышающей тысячные до процента.45 Это значение емкости может бытьиспользовано для ее подстройки либо для подстройки плеч отношения (если такие регулировки имеются), либо для внесения поправок в результат 50 измерения в случае использованиямикропроцессора.Дальнейшую калибровку моста осуществляют следующим образом.Из выражения (1) определяют фак тическое значение емкости С к, Затем размыкаются ключи 11.7-11.10, снова замыкаются ключи 11,5-11.6 и включается следующий измерительный поддиапазон С(С, =10 С).13189 20 С =Р 4 С ВНИИПИ Заказ 2505/38 Тираж 730 Подписное Ужгород, ул. Проектная 4 Произв.-полигр. пр-тие, г3Производится уравновешивание моста и получается отсчет РЗ.На основании отсчета РЗ рассчитывается фактическое значение емкости Соз5СР 3и производится подстройка моста либозапоминается поправка для этого измерительного поддиапазона.10Затем размыкаются ключи 11.5 и11.6 и включаются ключи 11.3 и 11.4,При этом в измерительное плечо моставключается емкость С "С . Производится уравновешивание моста и определяется с учетом определенного ранее фактического значения емкости.С значение емкости С,Затем включается поддиапазон Со и после уравновешивания моста определяется значение емкости СоСС04 Р 5 Аналогичным образом производится калибровка моста и в сторону младших измерительных поддиапазонов. 30Благодаря системе автономной калибровки устройство в диапазоне емкостей 10 рр - .1 мр обеспечивает погрешность измерения не более 0,02 Х.35Таким образом, технико-экономическое преимущество предлагаемого технического решения по сравнению с известным состоит в повышении точности измерения не менее чем в 5 раз. 40 Формула.изобретения 1. Мост для измерения емкости и тангенса угла потерь конденсаторов, 45 содержащий регулируемые автотрансформаторные плечи отношения, набор конденсаторов в плече сравнения, число которых равно числу измерительных поддиапазонов, причем первые вы воды всех конденсаторов, через соответствующие первые ключи соединены с первой вершиной диагонали питания 20 4моста, а вторые выводы всех конденсаторов через соответствующие вторые ключи соединены с первой вершиной измерительной диагонали моста, вторая вершина которой соединена с общей шиной, клеммы для подключения объекта измерения в другом плече сравнения, генератор, подключенный к диагонали питания моста, индикатор, подключенный к измерительной диагонали моста, о т л и ч а ю щ, и й с я тем,что, с целью повышения точности измерения, в него введен операционный усилитель, два образцовых резистора, дополнительный набор конденсаторов, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, при этом выводы каждого конденсатора из дополнительного набора конденсаторов через соответствующие третьи и четвертые ключи соединены с второй вершиной диагонали питания моста и первой вершиной измерительной диагонали моста соответственно, первый вывод первого образцового резистора через пятый ключ подсоединен к второй вершине диагонали питания моста, а второй вывод - к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий входкоторого соединен с общей шиной, второй вывод первого резистора через шестой ключ соединен с первым выводом одного из конденсаторов дополнительного набора конденсаторов, второй вывод которого через седьмой ключ подключен к выходу операционного усилителя и к первому выводу второго образцового резистора, второй вывод которого через восьмой ключ подключен к первой вершине Измерительной диагонали моста.2, Мост по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что емкость конденсаторов дополнительного набора конденсаторов соответствует верхнему пределу измерения имладших измерительных поддиапазонов, где п-число измерительных поддиапазонов.3. Мост по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что генератор выпол нен с кварцевой стабилизацией часто