Мост для измерения составляющихкомплексной проводимости ha высокихчастотах

 

Союз Советских

Социепистнческих

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву— (22) Заявлено 010879 (21) 2803732/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300681 Бюллетень Мо 24

Дата опубликования описания 300681

<щ842591 (51)М. Клз

G 01 R 17/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621 ° 317 °.733(088.8) (72) Авторы изобретения

А;Ф. Кугаевский и В.В. Орехов (73) Заявитель (54) МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ COCTABJIHIOIItHX

КОМПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ HA ВЫСОКИХ

ЧАСЯ)ТАХ

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является мост, который содержит генератор напряжения высокой частоты и указатель равновесия, которые подключаются соотнЕтственно на вход и выход уравновешиваемой одинарной Т-образной схемы, которая, в свою очередь, имеет параллельно соединенные и включенные в поперечное плечо катушку индуктивности и два конденсатора переменной емкости, один из которых служит для уравновешивания и отсчета по реактнвнои составляющей измеряемого образца, а другой, будучи сопряженным с конденсатором переменной емкости в прилегающей продольной ветви, компенсирует изменение последней для осуществления .раздельного балан- . са) конденсатор переменной емкости, служащий для уравновешивания н отсчета по активной составляющей, и конденсатор постоянной емкости, расположенный в прилегающих к нему продольных плечах, и активное сопротивление, вкл ; енное н продольную ветвь параллельно конденсаторам постоянной и переменной емкостей

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее, к устройствам измерения комплексных величин и их параметров, а также к устройствам измерения электромагнитных характеристик материалов на высоких частотах.

Известны Т-образные мостовые схемы для измерения составляющих комплексного имитажа ббразцов материалов и их параметров на высоких частотах, плечи которых содержат разные пассивные элементы, в которых активную составляющую измеряемого образца, а часто одновременно и реактивную сос- 1 тавляющую измеряют по изменению величины переменного сопротивления, представляющего собой многодекадный магазин активных проводимостей Щ

Однако переменные сопротивления сокращают частотный диапазон, н ко тором применяются T-образные мосто« вые схемы, и увеличивают погрешности аппаратуры, что является их основ- 2 ным существенным недостатком. В этом отношении гораздо большими возможностями обладают схемы, в которых регулируемыми элементами являются только емкости. 30.Д

Рижский Краснознаменный институт инженер гражданской авиации им. Ленинского комс ла "":-" ." И

842591

Приведенной схеме присущ ряд существенных недостатков, ограничивающих ее широкое применение.

Во-первых, в схеме для осуществления раздельного баланса, хотя и используется дополнительный регулировочный конденсатор, но при этом требуется поддержание постоянства разности значений емкостей, т.е. использование сдвоенных конденсаторов переменной емкости, что конструктивно довольно сложно и в широком диапазоне перестройки не всегда осуществимо без заметных погрешностей.

Во-вторых, само использование дополнительных элементов (индуктивности для осуществления равновесия схемы и компенсирующей емкости для ее раздельного баланса) не только удорожает конструкцию моста, но и снижает надежность его работы и, что самое главное, точность измерений из-за необходимости учета на высоких частотах остаточных параметров таких элементов.

Цель изобретения — расширение диапазона и повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом мосте для измерения составляющих комплексной проводимости на высоких частотах, содержащем одинарную Т-образную схему, генератор напряжения высокой частоты, один вывод которого подключен к общей шине, конденсатор переменной емкости, включенный в поперечное плечо одинарной Т-образной схемы, один вывод которого соединен с общей шиной, зажимы для подключения объекта измерения, включенные параллельно конденсатору переменной емкости, катушку индуктивности, второй конденсатор переменной емкости, резистор и указатель равновесия, один вывод которого соединен с об-щей шиной, резистор включен в первое продольное плечо одинарной Т-образной схемы, во второе продольное плечо которой нключена катушка индуктивности, причем один нывод резистора соединен со.вторым выводом генератора высокой частоты, а второй вывод резистора — со вторым выводом первого конденсатора переменной емкости и с одним выводом катушки индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым выводом указателя равновесия,. второй конденсатор переменной емкости включен параллельно резистору и катушке индуктивности продольной ветви.

На чертеже приведена электрическая схема моста.

Взяв раз,ность между (2) и (1), окончательно условие равновесия схемы (в случае метода двух уравновешиваний) получим н вид<.

juu rrL (juuACg+ Ч, jbx) Ro+ —,„, 65 0 (3) Мост содержит генератор 1 напряжения высокой частоты, конденсатор

2 переменной емкости (С1), служащий для уравновешивания и отсчета по активной составляющей измеряемого образца, Резистор 3 (Ro) êàòóøêó 4 индуктивности (< ), конденсатор 5 переменной емкости (С ), служащий

Z для уравновешивания и отсчета по реактивной составляющей измеряемого образца, и указатель б равновесия.

Напряжение от генератора 1 поступает на Т-образную цепь, состоящую из катушки 4 индуктивности, сопротивления 3 и двух конденсаторов переменной емкости 2 и 5. Указатель б равновесия подключается на выход

T-образной цепи, а измеряемый объект

7 — параллельно конденсатору 5 переменной емкости. Уравновешивают схему днажды: без образца, т.е. при разомкнутых зажимах 8-8 (холостой ход) и с образцом, конденсаторами

2 и 5 переменной емкости по нулевым показаниям указателя б. Данные для расчета реактивной составляющей от20 считывают по лимбу конденсатора 5 переменной емкости, а активной составляющей — по лимбу конденсатора 2 переменной емкости, которые могут быть отрегулированы непосредственно

g5 н определенных единицах измерения в зависимости от характера измеряемой проводимости.

Условие равновесия одинарной T-образной уравновешинаемой структуры, выраженное через имитансы ее плеч, когда образец не подключен,-записываются н виде л

juu g juu CZRO + jre aLi RO+ = 0

j(e C1 (1)

Если приравнять вещественные и мнимые части уравнения (1) к нулю

RÎ -uu2* С,йо = 0 !

j uu g -j = 0 а с где ur — частота генератора 1, ур то окажется, что первоначальное уравнонешивание моста достигается при равных значениях емкостей переменных конденсаторон

С,=С

45 ччт упрощает и пон „,, точность на чальной настройки предлагаемой схемы.

Для схемы, показанной на чертеже,, 5() н случае когда образец подключен, уравнение равновесия принимает вид

j uu cl ()uu Сz + g„-r jbx) Ro+ g d,+

+ О+- — -,=0 (2

„(eC, 55 где 9 — активная со:танляющая компХ лексной проводимости .

b> — реактивная составляющая комплексной проводимости.

842591

Составитель В. Семенчук

Техред М, Коштура КорректорА. Гриценко

Редактор A. Маковская

Заказ 5087/50 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4 5

Подписное

f I уш, д /

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где ьС„, аС вЂ” изменение емкостей соответственно С и

С, причем С = С - С>

„С 1-С1 с с„- с,, Раскрывая выражение <3), т.е. приравнивая к нулю вещественные и мнимые части, активную и реактивную составляющие проводимости в этом случае определяют из равенства х @< с дС„

bX = -(юа С .

Таким образом, предлагаемая схема выгодно отличается от. известной. Измерение составляющих комплексной проводимости осуществляется по изменению емкостей, один конец измеряемого образца заземлен, т.е. он включается в поперечное плечо моста. Схема имеет раздельный баланс по активной и реактивной составляющим, для достижения которого нет необходимости использовать сдвоенные конденсаторы.

Количество элементов,. необходимых для уравновешивания и раздельного отсче- 2 та составляющих проводимости, доведено до минимума. Первоначальное уравновешивание достигается при равных значениях емкостей переменных конденсаторов.

В результате этого упрощается конструкция и настройка моста, снижается погрешность измерений, обусловленная наличием дополнительных элементов и необходимостью использования сдвоенных конденсаторов переменной емкости, и расширяется диапазон измерений, что увеличивает сферу применения предлагаемого моста.

Формула изобретения

Мост для измерения составляющих комплексной проводимости на высокнх частотах, содержащий одинарную T-образную схему, генератор напряжения высокой частоты, один вывод которого подключен к общей шине, конденсатор переменной емкости, включенный в поперечное плечо одинарной Т-образной схемы, один вывод которого соединен с общей шиной, зажимы для подключения объекта измерения, включенные параллельно конденсатору переменной емкости, катушку индуктивности, второй конденсатор переменной,емкости, резистор и указатель равновесия, один вывод которого соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, резистор включен в первое продольное плечо одинарной Т-образной схемы, во второе продольное плечо которой включена катушка индуктивности, причем один вывод резистора соединен со вторым выводом генератора высокой частоты, а второй вывод резистора — со вторым выводом первого конденсатора переменной емкости и с одним выводом катушки индуктивности, второй вывод которой соединен со BTQpblM выводом указателя раэновесия, второй конденсатор переменной емкости включен параллельно резистору и катушке индуктивности продольной ветви.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Нестеренко А.Д. Основы расчета электроизмерительных схем уравновешивания. Киев, Изд. AH УССР, 1960.

2. Кугаевский А.Ф. Измерение параметров ферромагнитных материалов на высоких частотах. М., Стандартиздат, 1973.