Измеритель емкости, шунтированной сопротивлением

(5 01 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Пензенский политехнический институт (72) В. Г. Путилов, Ю, И. Петров, Ю. М, Крысин и А. А. Малахов (53) 681.327.6 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР679897, кл. 6 01 К 27/26, 979.Авторское свидетельство СССР512436, кл. б 01 К 27/26, 1976. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ ШУНТИРОВАННОЙ СОПРОТИВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения значений малых емкостей, шунтированных резисторами. Целью изобретения является увеличение достоверности измеренияя. Измер ител ь емкости. ш унт ирова иной сопротивлением содержит генератор прямоугольных импульсов 1, измеряемую емкость 2, шунтируемую резистором, усилитель постоянного тока 3, опорный конденсатор 4 и линейный выпрямитель 5. Введение в измеритель аналогового инвертора 6, резис. тора 7, управляемого напряжением, блока сравнения 8 и фильтра нижних частот 9 позволило в значительной мере скомпенсировать влияние сопротивления, шунтирующего измеряемую емкость, что повышает чувствительность и увеличивает достоверность измерений. 2 ил.(4) 3Изобретение относится к измерительнойтехнике и может найти широкое применениедля измерения значений малых емкостей,шунтированных резисторами,Целью изобретения является увеличениедостоверности измерения,На фиг. 1 показана функциональная схема измерителя; на фиг, 2 - временные диа,(раммы, поясняющие его работу.: " Измеритель содержит генератор 1 прямоугольного напряжения (ГПН), измеряемыйобъект 2, состоящий из емкости 2.1 (С,),шунтированной сопротивлением 2.2 (Я),усилитель 3 постоянного тока (УПТ), опорный конденсатор 4 (СО), линейный выпрямитель 5, аналоговый инвертор 6 (АИ), резистор 7, управляемый напряжением (РУН),блок 8 сравнения, фильтр 9 нижних частот(ОФУ).Измеритель работает следующим образом,При включении источника питания навыходе ГП Нустанавливается напряжениес амплитудой - ЕО и периодом 27 О, в результате этого напряжение на выходе УПТ 3изменяется во времени по следующему закону: где С, - емкость измеряемого конденсатора;СО - емкость опорного конденсатора; Й, - значение сопротивления потерь;- текущее время.По истечении интервала времени, равного 7 О, напряжение на выходе ГПНизме. няет свой знак на противоположный, в результате этого напряжение на выходе УПТ 3 изменяется во времени по следующему закону:,Ю (7)= -- " ЕО+ ЕО 7 О -- ЕО 7 (2)Со 7 с.с Ох О Анализируя выражения (1) и (2), несложно показать, что среднее значение напряжения на выходе выпрямителя 5 за период 27 О будет равно (/вих = - ЕО, котороесСо измеряется вольтметром среднего значения.Из (1) и (2) видно, что значительнуючасть диапазона выходных напряжений занимает составляющая, зависящая от При повышении чувствительности преобразования С, в напряжение за счет увеличения размера опорного напряжения Ео или уменьшения значения опорного конденсатора СО, УПТ 3 может войти от влияния сопротивления 7 с, в насыщение. При этом напряжение на выходе УПТ 3 становится равным + Е,и его среднее значение за период 27 и равно нулю. В этом случае напряжение с выхода УПТ 3, проходя через ОФУ 10, ограничивается снизу до значения (7. В результате на выходе ФНЧ 9 появляется постоянное 4Е - (7,напряжение, равное по величинеПоступая на вход блока 8 сравнения, это напряжение начинает уменьшать сопротив- Б ление РУН 7, который в исходном состояниизаперт и имеет бесконечно большое сопротивление. В качестве РУН может использоваться оптрон полевой или МДП-транзистор ит, п. В результате открытия РУН 7 УПТ 3 измерительной цепи будет выходить из насыщения, так как происходит компенсация влияния сопротивления Я. В результате открытия РУН 7 напряжение на выходе УПТ 15 3 при поступлении на измеряемую СЯцепьотрицательного напряжения - ЕО с выхода ГП Н 1 изменяется во времени по следующему закону:С- (, (7)= - "ЕО+( ЕО -- Е )7, (3) 20 Сд И. СО йк СОгде И - сопротивление РУН 7;Е - выходное напряжение аналоговогоинвертора 6, равное по величине ЕОВ связи с тем, что ЕО(=Е, (3) примет 5 следующий вид:(7 Я= - "ЕО+ - ЕО 7 ь( --- ).С С й. 7 снПо истечении интервала времени, равного 7 О, напряжения на выходах ГПН 1 и О аналогового инвертора 6 одновременно изменяют свой знак на противоположный, в результате чего напряжение на выходе УПТ 3 будет изменяться во времени по следующему закону:(/2(7) = -- ЕО+ - ЕО 7 О(- -- ) -СО СО Рх ЯК 4 сУменьшение сопротивления РУН 7 происходит до тех пор, пока ЬЯ 7) не станет равнымпо значению с 7", за счет чего происходит компенсация Я, сопротивлением Я. При достижении (7 значения Юбг напряжение 45 на выходе ФНЧ 9 становится близким к нулюи блок 8 сравнения стабилизирует значение сопротивления РУН 7 в этом состоянии. Напряжение на выходе линейного выпряС,5 ь мителя 5 в этом случае равно (/ы --- ЕО.о Это напряжение, пропорциональное С измеряется вольтметром среднего значения.Таким образом, введение новых совокупностей блоков и связей позволяет в значи тельной мере скомпенсировать влияние сопротивления, шунтирующего измеряемую емкость, и тем самым повысить чувствительность и увеличить достоверность измерения.)аг 11 а) и . МИзмеритель емкости, шунтированной сопротивлением, содержащий последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, измеряемую емкость, зашунтированную резистором, усилитель постоянного тока с опорным конденсатором в цепи отрицательной обратной связи и линейный выпрямитель, выход которого является выходным напряжением, пропорциональным измеряемой емкости, отличающийся тем, что, с целью увеличения достоверности измерения, в него введены аналоговый инвертор, резистор, управляемый напряжением, блок Реаактор О. Орковеггкая ТехрЗаказ 438 Тира111111111 Ге) аиро гв инн кочи) г;1 3035, .Чоекви, Ж1 рои водетв иио иваатеаьекии о;) 6сравнения, фильтр нижних частот и односторонний фиксатор уровня, причем выход усилителя постоянного тока через односторонний фиксатор уровня и фильтр нижних частот соединен с инвертируюшим входом 6 блока сравнения, прямой вход которого соединен с земляной шиной, выход блока сравнения соединен с управляюшим входом резистора, управляемого напряжением, первьй аналоговый вывод которого соединен с вхо дом усилителя постоянного тока, второйаналоговый вывод резистора, управляемого напряжением, через аналоговый инвертор соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов.