Мост для измерения составляющих комплексной проводимости

ОП ИСАНИЕ ИЗОВРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(3)В. Кд. С 01 й.17/10 с врисоедяневаеа заявка МРкудвустаннвй квинтет СССР ав юни нтебретнннФ в втхрытнй(72) Авторй изобретения А.Ф.Кугаевский и В.В.Орехов Рижский Краснознаменный инстит гражданской авиации им. Ленинс Заявител МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОИПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ змеряемой изтся и21 а явренийысоких го мость измта нааметроиз-заых инд нали"уктив 1Изобретение относится к электро" Измерительной технике и может быть использовано, например, в устройствах для измерения электромагнитных характеристик материалов на высоких частотах.Известен одинарный Т-образный мост,. содержащий генератор напря.жений высокой частоты и указатель . равновесия, которые подключаютсясоответственно на вход и выход.уравновешиваемой одинарной Т-образнойсхемы, которая, в свою очередь, имеет параллельно соединенные и включенные в поперечное плечо индуктивность и два конденсатора переменнойемкости, один из которых служит дляуравновешивания и отсчета по реактивной составляющей измеряемого образца, а другой, будучи сопряженным сконденсатором переменной емкости иприлегающей продольной ветви, компенсирует изменение последней для осуществления раздельного баланса, конденсатор переменной емкости, служа" .щий для уравновешивания и.отсчетапо активной составляющей, и конденсатор постоянной емкости, расположен-.ные в прилегающих к нему .продольныхф плечах, и активное сопротивление,включенное в продольную ветвь параллельно конденсаторам постоянной .ипеременной емкостей,Подключение образца параллельнопоперечному плечу реализует методдвух уравновешиваний: при разомкнутых зажимах и при включении измеряемого объекта. Отсчет составляющих и проводимости осуществляе менению емкостей 1 1 и Недостатком известно ляется невысокая точнос из-за необходимости уче частотах остаточных пар полнительных элементов,чия остаточных паразитн918863 10 3ностей в конденсаторах переменной емкости на высоких частотах.Цель изобретения - повышение точности измерения составляющих комплексной ; проводимости, в частности реактивной составляющей, на высоких частотах.Поставленная цель достигается . тем, что в мост для измерения сос"тавляющих комплексной проводимости, содержащий одинарную Т-образную схеМу, которая включена между выходом генератора напряжений высокой частоты и входом указателя равновесия и в продольную ветвь которой включены последовательно соединенные резистор и катушка постоянной индук-, тивности, параллельно которым подключен конденсатор переменной емкости, второй конденсатор переменной емкости, соединенный одним концом с общей точкой подключения генератора напряжений высокой частоты иуказателя равновесия, зажимы для подключения образца, введена катушка переменной индуктивности,последовательно соединенная и конструктивно сопряженная с вторым конденсатором переменной емкости и индуктивно связанная и согласно включенная с катушкой постоянной индуктивности, составляющие поперечную ветвь одинарной Т-образной схемы. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема образцовой меры емкости; на фиг. 2 - электрическая схема моста. Образцовая мера емкости содержит :конденсатор 1 (С) переменной емкости с малыми потерями, представлен ный в виде схемы замещения, состоящей из основной емкости 2 (С ), сопротивления 3 (К) потерь в диэлектрике, сопротивления 4 (г ) потерь конденсатора в токопроводящих металлицеских поверхностях и индуктивности 5 (1) электродов конденсатора,величийы которых изменяются с изме нением взаимного расположения подвижных и неподвижных электродов конденсатора, и две катушки 6(ЬО) и 7(1 ) индуктивности соответственно, последняя из которых соединена пос-. ледовательно с конденсатором. Катушки 6 и 7 включены согласно и находятся в слабой индуктивной связи между собой, так цто для коэффици 4ента связи К, определяемого выраже- нием к = м/Гь,ь,где М - взаимная индуктивность катушек, выполняется неравенствоК с (2)Один конец конденсатора 1 соединен с клеммами 8 и 9, свободный конец катушки 6 - с клеммой 10, а общая точка соединения катушек 7 и 6 - с клеммой 11,Значенияи Ьо выбираются из условий:ьм ьооЬ р 1/(щС 1 (4)Ь,)= 1(ЬЬо-М У(Ьо Ю =1 с 5) чтобы при этом за счет величины их взаимной индукции И в цепи образцовой меры емкости обеспечивался из 30 вестный из теории параллельно включен ных индуктивно связанных элементовэффект "ложной" емкости. Однако, как было отмечено, с изменением емкости конденсатора пере- И менной емкости изменяется и величина остаточной паразитной индуктивности электродов конденсатора 5, т.е.изменяется условие равновесия (5)из-за изменения его правой части. М Для его восстановления необходимоизменять и левую. часть уравнения(5), для чего катушка 7 индуктивности. делается переменной, а чтобы этопроисходило одновременно, и конст- у руктивно сопряженной с конденсаторомпеременной емкости.Мост (фиг. 2) содержит генератор12 напряжения высокой частоты, кон.денсатор 13 переменной емкости и (С, 40 служащий для уравновешивания и отсчета по активной составляющей измеряе-мого образца, резистор 14 (Й), конденсатор 1 переменной емкости (С).(схема .замещения которого дана нафиг. 1), служащий для уравновешивания и отсчета по реактивной составляющей, катушку 7 переменной индуктивности, катушку 6 индуктивности иуказатель 14 равновесия.1Напряжение от генератора напряжения высокой частоты поступает наТ-образную цепь, состоящую из катушки 7 переменной индуктивности,резистора 14, катушки 6 индуктивностии двух конденсаторов 13 и 1 переменной емкости, причем катушка 7 переменной индуктивности конструктивносопряжена с конденсатором 1 переменформула изобретения 5 91886ной емкости и индуктивно связана с катушкой 6 индуктивности. Указатель 14 равновесия баланса схемы подключается на выход Т-образной цепи, а измеряемый объект 15 - параллельнопоперечному плечу.Уравновешивают схему дважды: без образца, т,е. при разомкнутых зажимах 16 и 17 (холостой ход), и с образцом конденсаторами 13 и 1 переменной ем кости по нулевым показаниям указателя 1 М. равновесия. Данные для расчета реактивной составляющей отсчитывают по лимбу конденсатора 1 переменной емкости, а расчет осуществляется ли бо с использованием формул, либо не" посредственно по лимбам конденсаторов 13 и 1, которые в этом случае должнй быть отградуированы в определенных единицах измерения, в зависимости от .2 В характера измеряемой проводимости.Иосты такого типа, как и другие Т-образные уравновешиваемые структуры, относят к устройствам с узлом уравновешивания токов,. т.е. в нем 25 происходит уравновешивание токов 1: и 1, В момент равновесия, когда ток через указатель 1 равновесия равен нулю, эти токи равны по величине и . противоположны по фазе: 30(б) 1 т,е. потенциал точки 1 б индикатора моста оказывается равным потенциаГлу земли, что равносильно тому, что конденсатор 13 переменной емкости и катушка 6 постоянной индуктивности . заземляются, причем последняя подключается параллельно поперечнойветви, т.е. параллельно последовательно соединенным катушке 7 перемен-ной индуктивности и конденсатору 1 переменной емкости.Если при этом выполняется соотношение Й), а сопротивления потерь катушек индуктивности настоль ко малы, что ими можно принебречь с достаточно высокой степенью точнос" ти, то индуктивно связанные (при слабой связи) согласно включенные катушки 7 и 6 индуктивности оказываются соединенными параллельно и их эквивалентные индуктивности (с учетом взаимоиндукции) определяются следующими выражениями:о =(ЬЬо-М) /(Ь-М); (7)Ь =(ЬЬ-М )/(Ьо-М) (8) а учитывая (2) и (3), последние приводятся к ви у:Ьоь (ЬЬо-и )/(Ь-М)(Ы., -3 6=-(ЬЬ,-М)/(Ь,-М), (1 О) причем с учетом (5), суммарная индуктивность поперечной ветви оказы" вается равной нулю:, =1 +, =1 -= О (1)Ь 1 -1ф с ЬО-Маким образом, катушка 7 переменной индуктивности, во-первых, решает только отведенную ей узкоспециализированную задачу компенсации паразитной индуктивности образцового конденсатора 1,переменной емкости и ни в коей мере не влияет на условие равновесия моста, т.е. на процесс измерений, а во-вторых, не оказывает практически заметного влияния на катушку 6 индуктивности, которая остается. постоянной во всем диапазоне измерений.Все это показывает, что схема моста устраняет влияние паразитной остаточной индуктивности образцового конденсатора переменной емкости,слу- жащего для уравновешиванияи отсчета по реактивной составляющей, в результате чего снижается погрешность, обусловленная неточностью воспроизведения емкости конденсатора на высоких частотах и расширяется частотный диапазон измерений, что увеличивает сферу применения предлагаемого моста.,Иост для измерения составляющихкомплексной проводимости, содержащий одинарную Т-образную схему, которая включена между выходом генератора напряжений высокой частоты и входом указателя равновесия и в продольную ветвь которой включены последовательно соединенные резистор и катушка постоянной индуктивности, параллельно которым подключен конденсатор пе- ременной емкости, второй конденсатор переменной емкости, соединенный од-. ним концом с общей точкой подключения генератора напряжений высокой частоты и указателя равновесия, зажимы для подключения образца, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введена катушка переменной ин" дуктивности, последовательно соединенная и конструктивно сопряженная с вторым конденсатором переменной ем918863 Фа Фж .ставитель В.Семенчукхред Л. Пекарь Корректорй.Швыдкаяйв / Редактор О.Половкзевав 2130/27 Тираж 7,19ВНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытии 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д ПодписноеСР 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7.кости и индуктивно связанная и согласно включенная с катущкой постоянной индуктивности, составляющие поперечную ветвь одинарной Т-образной ,.схемы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 81. Кугаевский А.Ф. Измерение параметров ферромагнитных .материалов на высоких частотах. Изд-во Стандартов, И., 1973, с. 97-99 рис.48 а.2, Авторское свидетельство СССР по заявке И 2803732/18-21, кл. С 0 1 К 17/10, 26.02.80.