Устройство для бесконтактного измерения электрических сигналов

(57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и можетбыть использовано при контроле идиагностике электродной аппаратуры,а также при измерении электрическихсигналов в электрооборудовании безразрыва токопроводящих соединенийи нарушения изоляционных покрытий,Целью изобретения является повышение ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР 9400774357192/24-2104.01.8807,02,90, Бюл. В 5А, Ф. Матрунич и С,В,621.317,7 (088.8)Авторское свидетельс077, кл, 0 01 В 19/ОУСТРОЙСТВО,ППЯ БЕСКОЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ С 801541522 пространственной разрешающей способности устройства, помехоэащищенности и точности измерений, В устройстве электрические сигналы электромагнитных преобразователейи 2 усиливаются усилителями 4 и 5 и обрабатыва"ются блоком 6 перемножения, блоком 7вычитания, измерителем 8 отношений поалгоритму, приведенному в описании.Результат измерений выводятся на устройство 9 индикации. Цель достигается за счет трубчатого электростатического экрана 1 О с открытым торцоми выполнения электромагнитных преобразователей 1 и 2 в виде металлических шайб равной площади, а также засчет исключения взаимной связи между электромагнитными преобразователями и уменьшения влияния сигналов отсоседних проводников. 2 илИзобретение относится к электро- измерительной технике, может быть использовано при контроле и диагности-ке электронной аппаратуры, а также при измерении электрических сигналов в электрооборудовании без разрыва токопроводящих соединений и нарушения изоляционных покрытий и являетя усовершенствованием изобретения по авт.св. У 940077,Цель изобретения - повышение точности измерений, помехозащищенности и пространственной разрешающей спо" собности устройства,На фиг,1 приведена структурная схема устройства с электромагнитными преобразователями для бесконтактного измерения импульсных напряжений в проводниках печатных плат; на фиг,2 + эквивалентная электрическая схема электромагнитных преобразователей. Устройство для бесконтактного измерения электрических сигналов(фиг,1) содержит электромагнитнымипреобразователи 1 и 2, контролирует фмые печатные проводники 3, усилители4 и 5, блок б перемножения, блок 7вычитания, измерителы 8 отношений,блок 9 индикации, трубчатый электростатический экран 10 с открытым торцом, корпус 11, Кроме того, на фиг,1показаны печатные проводники 3 и печатная плата 12, а также Г, - рас 5, стояние между плоскостями электромагнитных преобразователей 1 и 2; Г(Г ) -расстояние между поверхностью печатного проводника 3 и электромагнитным,40преобразователем 1 (2); 11,11)напряжение на выходе элзктромагйитнд- го преобразователя 1 (2)П(1)напряжение на выходе усилителя 5 (4);вам (П ьд) напряжение на первом(втором) входе измерителя 8 отношений; Ц ц- напряжение на выходе измерителя 8 отношений,Электромагнитные преобразователи1 и 2 соединены соответственно с усилителями 5 и 4. Первый и второйвходы измерителя 8 отношений соединены соответственно с выходом блока 7вычитания, а выход - с входом блока9 индикации. Первый вход блоа 6 перемножения соединен с выходом усили 55теля 4 и первым входом блока 7 вычитания, Второй вход блока 7 вычитаниясоединен с вторым входом блока 6 перемножения и выходом усилителя 5, Электромагнитный преобразователь 1 выполнен в виде металлической шайбы, окружающей трубчатый экран 10 со стороны открытого торца и с наружным диаметром, ограниченным шириной контролируемых печатных проводников 3.Электромагнитный преобразователь 2 выполнен в виде металлического диска, плоскость которого удалена на заданное расстояние от плоскости электромагнитного преобразователя 1 и углублена в трубчатый экран 10.Площади поверхностей преобразователейи 2 должны быть равны, так какв этом случае оптимизируются параметры устройства для бесконтактного измерения электрических сигналов " достигается полная независимость выходного сигнала от расстояний Г, и Г между проводником 3 с измеряемым сигналом и электромагнитными преобраэователями 1 и 2.Эквивалентная электрическая схемаэлектромагнитных преобразователей(фиг.2) содержит электромагнитные преобразователи 1 и 2, проводник 3 печатной платы 12,На фиг,2 показаны также С (С) емкость между электромагнитным преобразователем(2) и проводником 3 печатной платы 12; С я " паразитная емкость между электромагнитными преобразователями 1 и 2 при отсутствии экрана 10; 1 - напряжение на контролируемом проводнике 3 печатной платы 121 У вх (Е вх) - параметры входа усилителя 5 (4).Устройство для бесконтактного измерения электрических сигналов работает следующим образом,Дпя измерения электрического сиг" нала, например, импульсного напряже" ния 11 в проводнике 3 печатной платы 12 электромагнитный преобразователь 1 подносят к проводнику и устанавли" вают на некотором расстоянии Г, от него, Поскольку электромагнитный пре" образователь 2 соединен с первым на расстоянии Г , то расстояние от проводника 3 до электромагнитного преобразователя 2 равно Г= Г +ГИмпульсный сигнал 11исследуемого печатного проводника 3 через емкости связи С, и С , образованные электромагнитными преобразователямии 2 и печатным проводником 3 соответственно, поступает на вход усилителей 5 и/ Г, ЕЕеБвГ2 Гй где Б, и Б - площади поверхностейэлектромагнитных преобразователей 1 и 2 соответственно;Е - диэлектрическая проницаемость среды междупечатным проводником 3и электромагнитнымипреобразователями 1 ии 2;Е; диэлектрическая постоянная,Выражение для выходного сигналаП после подстановки выражений для выхмкостей С, и С равно Е вх 1 15 1со С, ф Е вх КР-Рх д- - + -ахи 2 7.20 е где- произведение мнимой единицы на круговую частоту.Сигнал Ц, поступает на первые входы блоков вычитания 7 и перемножения 6, а с их выходов - на измеритель 8 отношений. Одновременно сигнал П поступает соответственно на вторые входы блоков перемножения 6 и вычитания 7 и аналогичным образом на измеритель 8 отношений, При этом на первом входе измерителя 8 отношений . сигнал авен Б 1 ЬП 1 П Е и Е, щт.мваых х вхГ, (Б-Я,)- Г Б,При равенстве площадей Б, = Я = Я получаем выражение выходного сигнала измерителя 8 отношений, поступающего на блок 9 индикации, которое оказывается пропорциональным измеряемому напряжению 8 ЯРРных= КР.РхЕ вх дФормула изобретения Устройство для бесконтактного измерения электрических сигналов по авт.св, У 940077, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, помехозащищенности и пространственной разрешающей способности устройства, в него введены трубчатый электростатический экран с открытым торцом, первый электромагнитный преобразователь, выполнен в виде металлической шайбы, окружающей трубчатый экран и комп. ланарный открытому торцу трубчатого экрана, второй электромагнитный пре" образователь выполнен в виде металли. ческого диска, плоскость которого не совпадает с плоскостью первого электромагнитного преобразователя, и размещен внутри трубчатого электростатического экрана.,( -Е вх+Е Е вх+Евх вх 17,МС, - 17 ДыСа КР.РЕ 1 ах 2 Е, 55 С 1 Съ Ев,3--х вк С -С, 1541 4 соответственно. В связи с тем, что между электромагнитными преобразователями 1 и 2 введен экран 1 О, то паразитная емкость Сп между ними (фиг,2) равна нулю,5Продифференцированный сигнал уси-" ливается одинаковыми линейными усилителями 5 и 4 с коэффициентом усиления К и становится на их выходах соответственно равным Р35 РРах 1, П 1 Пт К Рх - - -г- - 1 Е ах+2Е ах+21 Для упрощения считаем, что Е в 1== Ев = Е , а на втором входе 1 40П вх а = 14 -РР 1 = КР Рхв 1 )Евх+ Ей Евх+ Выходной сигнал измерителя 8 отношений, поступающий на блок 9 индикации, равен45 Значения емкостей Г Сопределя1541522 Составитель В, СтепаРедактор И, Нулла Техред Я,Дидык Л, Патай орр 554 одписное ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Пате 1г ул. Гагарина, 1 го Наказ 277 Тира ВНИИПИ Государственцог 3035о комитета по изобрет Москва, Ж, Раушс