Устройство для измерения электрической емкости жил радиочастотных кабелей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в кабельной промышленности для контроля качества наложения изоляции на жилы кабелей в процессе их изготовления. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит измеряемую жилу 10 радиочастотного кабеля, которая протягивается сквозь проходные цилиндрические электроды 8 и 9. Первый электрод 8 и эталонный конденсатор 11 попеременно каждый в отдельности соединены попеременно с двумя генераторами 1 и 2 переменного напряжения и с первым преобразователем 5 напряжение-код, разрядные выходы кода которого соединены с первой шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных соединен с первым входом разрешения записи вычислительного блока 13, средняя точка между эталонным конденсатором 11 и вторым электродом 9 соединена через резистор 12 с общей шиной и с входом второго преобразователя 6, разрядные выходы кода которого соединены с второй шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных соединен с вторым входом разрешения записи в память, выход Конец записи вычислительного блока 13 соединен с входом блока 7 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом первого переключателя 3, второй выход - с управляющим входом второго переключателя 4, третий выход - с входом начала преобразования преобразователя 5. четвертый выход - с входом начала преобразования преобразователя 6. Электрическая емкость жилы , разночастотного кабеля определяется емкостью эталонного конденсатора, входным и выходным напряжением и не зависит сп нагрузочного резистора и частоты переменного напряжения. 4 ил. I VI $ О Я Фиг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 R 17/02,27/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4740677/21 (22) 19.07.89 (46) 15.11.92. Бюл. № 42 (71) Научно-исследовательский институт фотоэлектроники (72) Т.Б.Рзаев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 773377884433, кл. G 01 R 17/10,,1980.

Авторское свидетельство СССР № 938169, кл. G 01 R 17/10, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИЖИЛ РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в кабельной промышленности для контроля качества наложения изоляции на жилы кабелей в процессе их изготовления. Цель изобретения — повышение точности измерению.

Устройство содержит измеряемую жилу 10 радиочастотного кабеля, которая протягивается сквозь проходные цилиндрические электроды 8 и 9. Первый электрод 8 и эталонный конденсатор 11 попеременно каждый в отдельности соединены попеременно с двумя генераторами 1 и 2 переменного напряжения и с первым преобразователем. Ж„„1775674 А1

5 напряжение-код, разрядные выходы кода которого соединены с первой шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных соединен с первым входом разрешения записи вычислительного блока 13, средняя точка между эталонным конденсатором 11 и вторым электродом 9 соединена через резистор 12 с общей шиной и с входом второго преобразователя 6, разрядные выходы кода которого соединены с второй шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных соединен с вторым входом разрешения за-. писи в память, выход "Конец записи" вычис-; лительного блока 13 соединен с входом. блока 7 управления, первый выход которого, соединен с управляющим входом первого переключателя 3, второй выход — с управляющим входом второго переключателя 4, третий выход — с входом начала преобразования преобразователя 5, четвертый выход — с входом начала преобразования преобразователя 6. Электрическая емкость жилы разночастотного кабеля определяется емкостью эталонного конденсатора,.входным и выходным напряжением и не зависит от нагрузочного резистора и частоты переменного напряжения. 4 ил.

1775674

10

20

45 зом

55

Изобретение относится K измерительной технике и может найти применение в кабельной промышленности для контроля качества наложения изоляции на жилы кабелей в процессе их изготовления, а также в системах автоматического управления процессом изолирования.

Цель изобретения — повышение точности измерения эа счет исключения влияния активного сопротивления жилы кабеля между измерительными и компенсационными электродами и сопротивлений потерь конденсаторов, образуемых измерительными и компенсационными электродами на конечный результат измерения, На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — эквивалентная схема измерительного преобразователя (два электрода, жила радиочастотного кабеля и резистор); на фиг. 3 — схема блока управления; на фиг.4 а, б — схемы преобразователей напряжение-код.

Устройство содержит первый и второй генераторы 1 и 2 переменного напряжения, первый и второй управляемые переключатели 3 и 4, первый и второй преобразователи

5 и 6 напряжение-код, блок 7 управления, первый и второй одинаковые измерительные цилиндрические электроды 8 и 9, исследуемую жилу 10 радиочастотного кабеля, эталонный конденсатор 11, резистор 12, вычислительный блок 13.

Первый и второй генераторы 1 и 2 попеременно через первый переключатель 3 соединены с входом первого преобразователя

5 напряжение-код, разрядные выходы кода которого соединены с первой шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных соединен с первым входом разрешения записи в память вычислительного блока 13, и через второй управляемый переключатель 4 соединены попеременно с первым измерительным цилиндрическим электродом 8 и эталонным конденсатором 11, который вторым контактом через резистор 12 соединен с общей шиной, средняя точка между эталонным конденсатором 11 и резистором 12 соединена с входом второго преобразователя 6 напря.жение-код, разрядные выходы кода которого соединены с второй шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовнЬсти данных соединен с вторым входом разрешения записи в память вычислительного блока 13, выход конец записи вычислительного блока 13 соединен с входом блока 7 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом первого переключателя 3, второй выход соединен с управляющим входом второго переключателя 4, третий выход соединен с входом начала преобразования первого преобразователя 5 напряжение-код, четвертый выход соединен с входОм начала преобразования второго преобразователя 6.

Измеряемая жила 10 радиочастотного кабеля пропускается сквозь одинаковые измерительные цилиндрические электроды 8 и 9, совместно с которыми образуются два конденсатора.

На фиг. 2 участок жилы радиочастотного кабеля между электродами 8 и 9 имеет сопротивление Rx, конденсаторы, образуемые электродами 8 и 9 и жилой 10 радиочастотного кабеля, имеют емкости С1 и Cz соответственно, Вл — сопротивления потерь этих конденсаторов, R — сопротивление нагрузки.

Блок 7 управления (см. фиг. 3) содержит два ключа 14 и 15. два двоичных счетчика 16 и 17, два триггера 18 и 19, два элемента задержки 20 и 21. При этом вычислительный блок 13 через первый ключ 14 соединен с первым двоичным счетчиком 16, который соединен с первым входом первого триггера

18 и с вторым двоичным счетчиком 17, выход которого соединен с вторым входом первого триггера 18 и первым входом второго триггера 19, второй вход которого соединен с общей шиной. Выход первого триггера 18 соединен с управляющим входом первого переключателя 3 и через элементы задержки 20 и 21 с преобразователями 5 и 6 соответственно, выход второго триггера 19 соединен с управляющим входом второго переключателя 4.

Преобразователи 5 и 6 напряжение-код (фиг. 4 а, б) аналогичны и содержат амплитудные детекторы 22 и 23 и функционально законченные аналого-цифровые преобразователи 24 и 25 типа К1113ПВ1, которые имеют клеммы 10-разрядного цифрового выхода, готовность данных, начало преобразования, аналоговый вход и питание.

Устройство работает следующим обраПри включении ключа 15 "Пуск" на вход первого триггера 18 и второго триггера 19 подается положительное напряжение, от чего они срабатывают. Первый триггер 18 подключает в цепь первый генератор 1 переменного напряжения с частотой о) и через элементы задержки 20 и 21 преобразователи 5 и 6 напряжение-код, а второй триггер 19 через второй переключатель 4 с подключением к цепи эталонного конденсатора 11. На вход блока 7 управления поступает первый сигнал об окончании записи в память вычислительного блока 13 значения

1775674

С1 - С2

Сх =

С1+С2

Овых Йн

10 (2) 1

CtP Cx Rx аР С2 R2

40 „1

OP Сх 1 й, (4) 1 Овых

Uo — Овых + х

X(R+R +) С ) 1

) C0Сх амплитуды напряжения Uoei на входе делителя напряжения — эталонный конденсатор, 11 и резистор 12, а затем второй сигнал об окончании записи U» — амплитуды напряжения на резисторе 12, отчего срабатывает первый двоичный счетчик 16, который запускает первый триггер 18, сигнал которого подключает через первый переключатель 3 к цепи второй генератор 2 переменного напряжения с частотой в2,а также через элементы задержки 20 и 21 последовательно во времени запускаются преобразователи 5 и

6 напряжение-код и значение амплитуд напРЯжениЯ Uoa2 и Ов2 эаносЯтсЯ в памЯть вычислительного блока 13, после чего срабатывает второй двоичный счетчик 17, который запускает первый и второй триггеры 18 и 19, первый триггер подключает через первый переключатель 3 первый генератор 1 напряжения с частотой е1 и последовательно во времени через элемент задержки 20 и

21 преобразователи 5 и 6 напряжение-код, а второй триггер 19 подключает к цепи первый электрод 8 и аналогичным образом в память вычислительного блока 13 заносятся эначениЯ амплитУД напРЯжений Ов1 íà Делителе напряжения — первый электрод 8, исследуемая жила 10 радиочастотного кабеля, второй электрод 9 и резистор 12, и Ui на резисторе 12. Аналогичным образом, как и в первом двухтактовом цикле„происходит запись в память вычислительного блока 13

ЗНаЧЕНИй аМПЛИтУД НаПРЯжЕНИй Uo2 И О2 На частоте щг. По окончании второго цикла двухтактных измерений процесс измерения повторяется, поочередно наблюдаются амплитуды напряжений на делителях с эталонным конденсатором 11 и с электродами 8 и

9, и исследуемой жилой 10 радиочастотного кабеля, B каждые два цикла двухтактных измерений вычисляется относительное значение электрической емкости жилы 10 радиочастотного кабеля до тех пор пока ключом

13 не будет прервана работа блока 7 управления.

Комплексное напряжение в цепи (см. фиг. 2) 4 где Uo и Овых — комплексные напряжения на делителе напряжения, Сх — суммарная емкость двух последовательно соединенных одинаковых конденсаторов, Если С1 С2 С, то С»

С

Преобразуя (1), получим комплексный обратный коэффициент передачи цепи

+ )Бс.ъ.

Квадрат модуля (2) 2

I Uo I (Rx+Rg )2

20 1 Овых I н

Модули комплексного напряжения на делителе напряжения есть наблюдаемые амплитуды Uo u Овых соответственно;

30, ={1+ " " ) +

U2e„x RH

ОО („Rx+Rn 2

О2вых н

Условно обозначим отношение амплитуд напряжений через К.

45 о (5)

Овых

Тогда (4) с учетом (5)

Проведя поочередно измерения на двух частотах со1 и йф входных сигналов, получим систему из двух уравнений с двумя неизвестными Сх и Rx+ Вл

1775674

10

Cx = пн

Сз =

Йн

С

Сэ (10) 45

55 (1+ Rxx+Rn n)2+ 1 К1

RH 3Ñ2Â2 где К1 и К2 — отношения амплитуд напряжений на частотах в и щ входных сигналов соответственно.

Решение (7) При измерении емкости С> эталонного конденсатора аналогичным образом исключается сопротивление потерь R>. Решение где Км = — и К2 — — — отношеUÎ91 0092

Ua> Us2 ния амплитуд напряжений на делителе напряжения — эталонный конденсатор и резистор к напряжению на резисторе на двух частотах 693 и с02 соответственно.

Отношение(8) и(9) будет относительной электрической емкостью жилы радиочастот ного кабеля:.

В процессе. измерения жила радиочастотного кабеля протягивается с постоянной скоростью. Специальные устройства осуществляют постоянную натяжку жилы кабеля и фиксируют ее по оси измерительных цилиндрических электродов. Кроме того, время наблюдений амплитуд напряжений в измерительной цепи на двух частотах в и а2 всегда меньше, чем на 2 порядка, времени движения жилы радиочастотного кабеля сквозь проходные цилиндрические электроды. Поэтому можно считать, что емкость С1и С2(фиг. 2) в течение двухтактового цикла измерений постоянны.

Тогда разность квадратов отношений напряжений:

С К иЯ а3

25 будет постоянной, т.к, суммарная емкость

Сх постоянна в течение двухчастотного цикла измерения.

Таким образом, электрическая емкость жилы радиочастотного кабеля определяется емкостью эталонного конденсатора, входным и выходным напряжением и не зависит от нагрузочного резистора и частоты переменного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрической емкости жил радиочастотных кабелей, содержащее два одинаковых цилиндрических проходных электрода, сквозь которые протянута измеряемая жила радиочастотного кабеля, два генератора переменного напряжения, два переключателя, эталонный конденсатор, резистор, о т в и ч а ю щ е,ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два преобразователя напряжение-код, блок управления и вычислительный блок, при этом первый и второй генераторы переменного напряжения попеременно через первый и второй переключатели соединены с входом первого преобразователя напряжение — код, разрядные выходы кода которого соединены с первой шиной данных вычислительного блока, а второй выход готовности данных соединен с первым входом разрешения записи в память вычислительного блока, и через второй переключатель соединены попеременно с первым измерительным цилиндрическим электродом и первым контактом эталонного конденсатора, второй контакт которого соединен через резистор с общей шиной, а непосредственно — с вторым измерительным цилиндрическим электродом и с входом второго преобразователя напряжение-код, разрядные выходы кода которого соедйнены с второй шиной данных вычислительного блока, а второй выход готовности данных соединен с вторым входом разрешения записи в память вычислительного блока, выход "Конец записи" вычислительного блока соединен с входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом первого переключателя, второй выход соединен с управляющим входом второго переключателя. третий выход соединен с входом начала преобразования первого преобразователя напряжение-код, четвертый выход соединен с входом начала преобразования второго преобразователя напряжение-код.

1775674 2

Составитель В.Семенчук

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Заказ 4032 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CC:ÑÐ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101