Измеритель емкости, шунтированной сопротивлением

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения значений малых емкостей, шунтированных резисторами. Целью изобретения является увеличение достоверности измерения . Измеритель емкости, шунтированной 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, резистора 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1629878 (51)5 G 01 27 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 рованных 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, резистора 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. (21) 4667389/21 (22) 27.03.89 (46) 23.02.91. Бюл. № 7 (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 СССР № 679897, кл. G 01 R 27/26, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 512436, кл. G Ol R 27/26, 1976. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ,, ШУНТИРОВАННОЙ СОПРОТИВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения значений малых емкостей, шунти1629878

Изобретение относится к измерительной технике и может найти широкое применение для измерения значений малых емкостей, шунтированных резисторами, Целью изобретения является увеличение достоверности измерения.

На фиг. 1 показана функциональная схема измерителя; на фиг. 2 — временные диа, ра(ммы, поясняющие его работу.

: " Измеритель содержит генератор 1 прямоугольного напряжения (ГП Н), измеряемый объект 2, состоящий из емкости 2.1 (С,), шунтированной сопротивлением 2.2 (R„), 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 (ФНЧ) и односторонний фиксатор 10 уровня (ОФУ).

Измеритель работает следующим образом.

При включении источника питания на выходе ГГ1Н устанавливается напряжение с амплитудой — Eo и периодом 27о, в результате этого напряжение на выходе УПТ 3 изменяется во времени по следующему закону: х о где С, — емкость измеряемого конденсатора, C() — емкость опорного конденсатора;

Й, — значение сопротивления потерь; — текущее время.

По истечении интервала времени, равного I(), напряжение на выходе ГПН изменяет свой знак на противоположный, в результате этого напряжение на выходе УПТ 3 изменяется во времени по следующему закону:, U >(t)= — = — E()+ Е()I() — Eot (2)

Ср .(о х о

Анализируя выражения (1) и (2), несложно показать, что среднее значение напряжения на выходе выпрямителя 5 за период 2/,) будет равно U = — Eo, которое

С»

Ср измеряется вольтметром среднего значения.

Из (1) и (2) видно, что значительную часть диапазона выходных напряжений занимает составляющая, зависящая от R, При повышении чувствительности преобразования С, в напряжение за счет увеличения размера опорного напряжения Ео или уменьшения значения опорного конденсатора С(, УПТ 3 может войти от влияния сопротивления R, в насыщение. При этом напряжение на выходе УПТ 3 становится равным +-Е и его среднее значение за период 2? „ равно нулю. В этом случае напряжение с выхода

УПТ 3, проходя через ОФУ 10, ограничивается снизу до значения Uy „. В результате на выходе ФНЧ 9 появляется постоянное

ń— Up напряжение, равное по величинеПоступая на вход блока 8 сравнения, это напряжение начинает уменьшать сопротивление РУН 7, который в исходном состоянии заперт и имеет бесконечно большое сопротивление. В качестве РУН может использоваться оптрон полевой или МДП-транзистор и т. п. — — Е4)(— — — ).

С (4) 4СЗ

Уменьшение сопротивления РУН 7 происходит до тех пор, пока Ь (t) не станет равным по значению U..), за счет чего происходит компенсация R, сопротивлением R„. При достижении (,(® значения Uorp напряжение

45 на выходе ФНЧ 9 становится близким к нулю и блок 8 сравнения стабилизирует значение сопротивления РУН 7 в этом состоянии.

Напряжение на выходе линейного выпря.

С, 5ь мителя 5 в этом случае равно Ut(„.)g — — — Е(). 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.

В результате открытия РУН 7 УПТ 3 измерительной цепи будет выходить из насыщения, так как происходит компенсация влияния сопротивления R„. В результате открытия РУН 7 напряжение на выходе;» ÏÒ 5 3 при поступлении на измеряемую СЯ„ цепь отрицательного напряжения — Ео с выхода

ГП Н 1 изменяется во времени по следующему закону:

С.(. ()= — "Е -1-(Е;,— — Е У), (3)

20 С„- R.,Co Як Со где R< — сопротивление РУН 7;

E) — выходное напряжение аналогового инвертора 6, равное по величине Е(, В связи с тем, что lEof=lE)i, (3) примет э следующий вид:

U((()= — "Ео+ — Eot )(— — — ).

С р C . R.- йн

По истечении интервала времени, равного 7о, 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:

U (t)= — — Е)+- Е()l ()(- — — )—

Ср Со х Rh

f629878

Формула изобретения

Е с

Гйгт „„

17

«>

Составитель В. Чей<>това

Рслактор О. 1Орковег<кая Техрел А. Кравчук f>,<>f> f>< > 1<>I> () Iir I1»

Заказ 438 Тираж 410 Il<> и>»»<и

В!11!!1111! I r>рсгв< ииого коми >< г;> ио ив<>ор i< iiii>i : » i>!if: » »,: I 11: «

113035, l<><>«>;>, Ж 35, Р;>! в>с>.а» в;><

Ill>(>iI <»<>.гствс>l>l<».<.< <;iòåëü< >,»>I <;>П><»а г «I I» l, Измеритель емкости, шунтированной сопротивлением, содержаший 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

6 сравнения, фильтр нижних частот и односторонний фиксатор уровня, причем выход усилителя постоянного тока через односторонний фиксатор уровня и фильтр нижних частот соединен с инвертируюгцим входом блока сравнения, прямой вход которого соединен с земляной шиной, выход б.lo»«срапнения соединен с управляющим входом резистора, управляемого напряжением, первый аналоговый вывод которого соединен с вхо1О дом усилителя постоянного тока, второй аналоговый вывод резистора, управляемого напряжением, через аналоговый инвертор соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов.