Устройство для измерения малых токов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) 111 и 4 С 01 К 19/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ А ВТОРСЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ретение относится к электельной технике и позволяетточность измерений, Устройржит злектрометрический уси ОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 5461/24-2109.866.88, Вюл. 9 24Глубокий317.7(088.8)рское свидетельство СССкл. С 01 К 9/00, 198ич А.М., Куликов В,А, Срзки электрометрическойи. М.: Издательство ста978, с.127-129.ОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЬ(57) Изобтроиямериповыситьство соде литель 1 с цепями отрицательной об"ратной связи по числу поддиапаэоновизмерения, выполненными на конденса"торах 2.12,п и электрометрическихкоммутаторах 3.13.п и 5. Крометого, устройство включает ключи 9 и1 О, дифференциатор 11, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 управления и обработки информации. Вве"денный источник 8 опорного напряже-иния устанавливает постоянный уровеньнапряжения, включающий электрометрические коммутаторы З,п, Зп. Во всецепи отрицательной обратной связи,кроме последней, введены ключи 4.14(п-,1) и электрометрический коммутатор 6. 1 ил., 1 табл.Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при измерении малых токов.5Цель изобретения - повышение точности измерения.На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит электрометри- О ческий усилитель (ЭМУ) 1 с цепями отрицательной обратной связи (СОС) ,по числу поддиапазонов измерения, выполненными на конденсаторах 2,1 2.п и электрометрических коммутато рах 3.1 - З.п, при этом все цепи ООС, кроме последней, содержат ключи 4.1 - 4,п"1. Устройство содержит также (и+1)-й и дополнительный электрометрические коммутаторы 5 и 6, резистор 20 ,7, источник 8 опорного напряжения (ИОН), первый 9 и второй 10 ключи,фференциатор 11 и аналого-цифровойреобразователь (АЦП) 12, блок 13:равления и обработки информации и 25ходные шины 14 и 15. Вход ЭМУ 1 соединен с входной шиной 14, с замыкаю" 1 щ ми контактами электрометрических коммутаторов 3.1 - З.п и 6 и с размывающим контактом электрометрического коммутатора 5, Переключающие контакты электрометрических коммутаторовЗ.п соединены с первыми выводаи соответствующих конденсаторов 2,1.и, вторые выводы конденсаторов 2. - 2.псоединены с переключаю- иими контактами соответствующих ключей 4,1 - 4.п, нормально разомкнутые контакты которых соединены со вторыми выводами конденсатора 2.п, с пе1 еключающим контактом электрометричес. кого коммутатора 5, с выходом ЭМУ 1 и с переключающим контактом ключа 9, Переключающий контакт электрометрического коммутатора 6 соединен с первым 45 выводом резистора 7, второй вывод которого. соединен с нормально замкнутым контактом ключей 4,1 - 4.п- и с выходом источника 8 опорного напряжения, Нормально замкнутый контакт ключа 9 соединен со входом дифференциатора 11, выход которого соединен с нормально замкнутым контактом ключ,10, нормально разомкнутый контакт кОторого соединен с нормально разомкнутым контактом ключа 9. Переключающий контакт ключа 10 соединен со входом АЦП 12, Управляющие входы электрометрических коммутаторов 3,1 - З,п и 5 и 6, ключей 4,1 - 4.пи 9 и О, источника 8 опорного напряжения, дифференциатора 11 и АЦП 12 соединены с соответствующими выходами блока 13, вход которого соединен с выходом АЦП 12, Входная шина 15 подключена к общей шине.Устройство работает следующим образом.Управление узлами устройства осу" ществляется блоком 13 управления и обработки информации. В исходном состоянии электрометрические коммутаторы 3.1 - З,п и 5 и 6 находятся в выключенном (3,1 - З,п и 6 - в разомкнутом, 5 - замкнутом) состоянии. Ключи 4.1 в ,4,п- в верхнем положении (конденсаторы 2.1 - 2.п отключены от выхода ЭМУ ), ключи 9 и 10 вверхнем положении (дифференциатор 11 включен между ЭМУ 1 и АЦП 2).В режиме калибровки по команде блока 13 на выходе источника 8 опорного напряжения устанавливается постоянный уровень напряжения Гр 1, включаются электрометрические коммутаторы Зп, 5 и 6. С помощью АЦП 12 производится измерение напряжения 1на выходе дифференциатора 11, затем на выходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения 11 р и с помощью АЦП 12 производится измерение напряжения 11на выходе дифференциатора 11. Блок 13 вычисляет поправочный коэффициент К 1, для наименее чувствительного поддиапазона измерений (интегрирующий конденсатор 2.п):Й ой - 1 о 1 ) К рь Пф 1где К р - расчетный коэффициент, учитывающий соотношение. между величинами напряжения источника 8 и выходного напряжения дифференциатора 11,Значение коэффициента К 1, запоминается в блоке 13.Электрометрические коммутаторы З.п, 5 и 6 устанавливаются в исходное состояние. Устройство переходит к калибровке следующего подциапазона (конденсатор 2.п) в следующей последовательности.На выходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения 0 , включаются электрометрические3 140649коммутаторы З.п, З.пи 5, ключи 9и 10 переключаются в нижнее положение и через интервал времени, достаточный для окончания переходного процесса ЭМУ 1, АЦП 12 производит изме 5рение напряжения 01 на выходе ЭМУ 1,На выходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения Ци по истечении времени, достаточного 10для окончания переходного процесса,АЦП 12 производит измерение Цг на выходе ЭМУ 1,Блок 13 вычисляет поправочный коэффициент: 15Жг - 11 ) КР,Кн-П о Позгде Ко - расчетный коэффициент, учитывающий соотношение междуноминальными значениямиконденсаторов 2,п и 2.п.Значения коэффициента Ктакже запоминается. Затем коммутаторы 5, З.п и З,п- и ключи 9 и 1 О устанавливаются в исходное состояние, Устройство последовательно производит калибровку следующих поддиапазонов начиная с (и)-го и кончая первым.Калибровка 1.-го подциапазона производится следующим образом. На вы 30 ходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения По, включаются электрометрические коммутаторы 3.1 З.+1 и 5, ключи 4.1+1, 9 и. 10 переводятся в нижнее положение и че рез интервал времени, достаточный для окончания переходного процесса в ЭМУ 1, АЦП 12 производит измерение напряжения 0 на выходе ЭМУ 1. На выходе источника 8 устанавливается пос тоянный уровень напряжения П и по истечении времени, достаточного для окончания переходного процесса, АЦП 12 производит измерение напряжения 1 на входе ЭМУ 1.45Блок 13 вычисляет поправочные коэффициенты:1Йг - П ) КК;004 ОЪ50где К- расчетный коэффициент,учитывающий соотношение между номинальными значениями конденсаторов 2. и 2+55Вычисленные поправочные коэффициенты запоминаются и учитываются блоком 13 управления и обработки информации в режиме измерения.В таблице приведены значения поддиапазона измерения тока (интегрирующего конденсатора) и поправочные коэффициенты. Поправочные коэффициенты Поддиапаэон измерения тока (интегрирующий конденсатор) 2.п Кв 2.пФ 2 Кь К и-т В режиме измерения тока устройство работает следующим образом. По команде оператора включается необходимый И-й) поддиапазон измерения, для чего блоком 13 управления и обработки информации включается электрометрический коммутатор 3; и ключ 4, (для поддиапазона и включается только Зп). АЦП 12 производит измерение напряжения Пг на выходе дифференциатора 11. Включается электро- метрический коммутатор 5 и АЦП 12 производит измерение напряжения Цна выходе дифференциатора 1. Разность напряжений (О- 0 г) блоком 13 умножается на поправочные коэффициенты, приведенные в таблице. Результат обработки информации индицируетсяФормула изобретения Устройство для измерения малых токов, содеру.ащее электрометрический усилитель с и цепями отрицательной обратной связи по числу поддиапаэонов измерения, выполненными каждая на конденсаторе и электрометрическом коммутаторе, при этом переключающий контакт каждого электромет" рического коммутатора соединен с первым выводом соответствующего конденсатора, а замыкающие контакты всех коммутаторов объединены и подключены к первой входной шине устройства и к входу электрометрического усилителя, выход которого через (и+1)-й электрометрический коммутатор под14064 Составитель С,РыбинТехред А.Кравчук Корректор Н.Король Редактор А.Ревин Подписное Заказ 3187/40 Тираж 772 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производствснно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключен к его входу и через первый ключ - к входу дифференциатора, выход которого через второй ключ подсоединен к входу аналого-циФрового преобразователя, выходом подключенного к входу блока управления и обаботки информации, соответствующие ыходы которого подключены к управяющим входам аналого-циФрового преобразователя, дифференциатора и всех упомянутых коммутаторов и ключей. при этом замыкающие контакты первого и второго ключей объединены, а вторая входная шина устройства под В ключена к общей шине, и резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены источник опорного напряжения, дополнитель ный электрометрический коммутатор и 97 6идополнительно ключей, включенных в каждую из цепей отрицательнойобратной связи, кроме последней, пе"реключающие контакты дополнительныхключей подключены к вторым выводамсоответствующих конденсаторов, замыкающие контакты объединены и подключены к выходу электрометрическогоусилителя, а размыкающие контактыобъединены и подключены к второмувыводу резистора и выходу источникаопорного напряжения, первый вывод резистора через дополнительный электрометрический коммутатор подключен квходу электрометрического усилителя,управляющие входы источника опорногонапряжения, дополнительных ключей икоммутатора подключены к соответствующим дополнительным выходам блока управления и обработки информации.