Измеритель электропараметров конденсаторов

(5 4 С 01 К 27/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 363047, кл. С 01 К 27/26, 1972.Авторское свидетельство СССРУ 750390, кл. С 01 К 27/26, 1980.(57) Измеритель злектропараметровконденсаторов содержит генератор(Г) 1 измерительного напряжения,ключ (К) 2, управляемый Г 3 тока,операционный усилитель 4, разрядныеК 5,11, блок (Б) 6 выборки и хранения, Б 8 управления, вычислительныйБ 7, управляемый Г 9 тока, операционный усилитель 10, образцовый конденсатор 12, измеряемый конденсатор14. Изобретение увеличивает быстродействие измерителя, расширяет егофункциональные возможности путемрасширения диапазона измеряемых значений тангенса угла потерь и увеличивает точность, 3 ил,Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано при построении высокопроизводительных измерителей параметров конденсаторов,Цель изобретения - увеличениебыстродействия измерителя, расширение его функциональных возможностейпутем расширения диапазона измеряемых (контролируемых) значений тангенса угла потерь и увеличение точности.На фиг. показана блок-схема измерителя электропараметров конденсаторов,Измеритель содержит генератор 1измерительного напряжения, ключ 2,управляемый генератор 3 тока, операционный усилитель 4, разрядный ключ5, блок 6 выборки и хранения, вычислительный блок 7, блок 8 управления,управляемый генератор 9 тока, операционный усилитель 1 О, второй разрядный ключ 11, образцовый конденсатор12 и клеммы 13 для подключения измеряемого конденсатора 14.На фиг.2 приведены временные диаграммы работы измерителя; на фиг,3 -схема блока управления.Выход генератора 1 измерительного напряжения через сигнальную цепьключа 2 аналогового сигнала соединенс входом управляемого генератора 3тока, нагруженного на измеряемыйконденсатор 14 (С) с активной составляющей (К), вход операционногоусилителя 4 и выходную цепь разрядного ключа 5. С выходом операционно.го усилителя 4 соединены сигнальные(измерительные) входы блока 6 выборки и хранения аналогового сигнала ивычислительного блока 7, Входы управения аналогового ключа 2, разрядного ключа 5, блока 6 выборки и хранения и вычислительного блока 7 соединены с соответствующими выходами блока 8 управления, вход которого соединен с генератором 1 измерительного напряжения. При этом выход усилителя 1 О соединен с входом опорного напряжения вычислительного блока 7, вход операционного усилителя 10, выход разрядного ключа 11 и образцовый конденсатор 12, включенные параллельно, являются нагрузкой управляемого генератора 9, вход которого подключен к выходу ключа 2, Вход управления разрядного ключа 11 соединен с соответствующим выходом блока 8 управления.Измеритель электропараметров конденсаторов работает следующим обра эом.Во время отрицательного полупериода измерительного напряжения выходные напряжения блока 8 управленияравны нулю, При этом ключ 2 аналогового сигнала разомкнут и напряжениена входе управления генератора 3 отсутствует, выходной ток его также отсутствует, разрядный ключ 5 замкнути измеряемый конденсатор разряжен,С началом положительной полуволныизмерительного напряжения генератора 1 на управляющих входах ключей2 и 5 появляется высокое напряжение(фиг,2 а, д), в результате чего ключ2 аналогового сигнала замыкается, аразрядный ключ 5 размыкается, на входе управляемого генератора 3 токапоявляется измерительное напряжениеБ (фиг,2 б) и выходной ток генератора 3 заряжает измеряемый конденсатор 14, емкость которого С, асопротивление потерь К, Ток зарядаконденсатора при этом повторяет форму напряжения действующего на входе управления генератора 3 тока.Если Бд м имеет форму полуволны синусоиды, то ток через измерительныйконденсатор27 и35 1. =КБ эпп Т(ОТ/2),где К и - коэффициент преобразования 40 генератора 3 тока;Б, - амплитуда измерительногонапряжения;Т - период измерительного напряжения,Заряд, сообщаемый конденсаторук моменту2 ицк) =к ц 81 п -- сииоКп ОщТ50 - и тФК концу палупевиода измерительного тока ( = Т/2) напряжение, поступающее на вход вычислительного бло- ка48 20 30 Кч КоТхС 3 ,13107 где К - коэффициент усиления уси- .лителя 4.После этого ключ 2 аналогового сигнала размыкается, ток управляемого генератора 3 тока становится равным нулю и напряжение П сохраняется до тех пор, пока вычислительный блок 7 не обработает результат,В момент перехода У , а следовательно, и зарядного тока через максимум, когда напряжение заряда измеряемого конденсатора равно половине своего конечного значения, на выходе операционного усилителя 4 напряжение15 Ц =- -- +ККПК 1 с 2 пвк где К - активное сопротивлениепотерь измеряемого конденсатора.Это напряжение по команде блока 8 управления запоминается блоком 6 выборки и хранения аналогового сигнала и хранится до конца обработки результатов вычислительным блоком 7, который определяет емкость и тангенс угла потерь измеряемого конденсатора согласно команде П,цц по формулам: 2 20 ю- 1, 35 Т0,После фиксации результатов измерения блок 8 управления выдает команду У разрядному ключу 5, по кото рой последними замыкается и разряжает измеряемый конденсатор. Далее цикл повторяется. Для устранения влияния нестабиль 45 ности напряжения генератора 1 на ре-. зультат измерения можно ввести дополнительные управляемый генератор 9 тока, разрядный ключ 11 операционный усилитель 10 и образцовый конден 50 сатор 12. Работа канала образцового конденсатора аналогична работе основного канала. Использование напряжения на выходе операционного усилителя 10 в качестве опорного при иден 55 тичности генерато.ров 3 и 9 тока и операционных усилителей 4 и 10 устраняет влияние нестабильности измерительного напряжения,Таким образом, измеритель проводит измерение за половину периода измерительного напряжения, а при подаче на измерительную позицию конденсатора с начальным зарядом и/или во время действия измерительного полу- периода достоверный результат измерения получают после повторного замера, т.е. через 1,5 периода.Блок 8 управления согласно фиг.3 содержит нуль-орган 15, формирующий импульс. Пдуправления ключом 2 аналогового сигнала из напряжения генератора 1, одновибратор 16, запускаемый задним фронтом выходного импульса У нуль-органа 15 и вырабатывающий сигнал 11 ыц управления вычислительным блоком 7, и формирователь 17, в качестве которого может быть использована схема ИЛИ, формирующий сигнал управления разрядными ключами 5 и 11, Для формирования импульса 11 управления блоком б выборки и хранения аналогового сигнала можно использовать фазовращатель 18, сдвигающий фазу входного сигнаола на 90 . К выходу фазовращателя 18 подключен вход усилителя-ограничителя 19, выходной сигнал которого является входным для другого одновибратора 20, Формирующего из фронта импульс Ь управления блоком 6 выборки и храненияПрактическая реализация вычислительного блока 7 определяется целевым назначением устройства в целом (измерительный прибор, устройство допускового контроля и т.п.). Формула изобретения Измеритель злектропараметров конденсаторов, содержащий управляемый генератор тока, к выходу которого подключен вход операционного усилителя и одна иэ клемм для подключения измеряемого конденсатора, блок выборки и хранения аналогового сигнала, измерительный вход которого соединен с выходом операционного усилителя, другая клемма для подключения измеряемого конденсаторасоединена с общей шиной, и генератор измерительного напряжения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения быстродействия,расширения функциональных возможностейи уменьшения погрешности измерения,:1310748 Составитель Н,Криновактор А.Огар Техред А.Кравчук Корректор ипипен ПодписиСССР ч омитета и открь,4/5 ска Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужг ул.П ая в него введены два разрядных ключа,второй управляемый генератор тока,аналоговый ключ, вычислительный блоквторой операционный усилитель и блокуправления, образцовый конденсатор,причем сигнальные входы первого ивторого разрядных ключей: соединеныс входами первого и второго операционных усилителей соответственно,а их управляющие входы - с вторымвыходом блока управления, третий выход которого соединен с управляющимвходом блока выборки и хранения, ачетвертый - с управляющим входом вычислительного блока, первый вход ко 87/42 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раторого соединен с выходом первогооперационного усилителя, а второй "с выходом второго операционного усилителя, вход которого зашунтирован 5 образцовым конденсатором и соединенс зыходом второго управляемого генератора тока, вход которого соединенс входом первого управляемого генера"тора тока и выходом аналогового ключа, сигнальный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с вторымвыходом генератора измерительногонапряжения, первый выход которого 15 соединен свходом аналогового кл.яа,