Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности для измерения емкости C и индуктивности L. Повышение точности и упрощение процесса измерения достигается тем, что текущее напряжение на измеряемом элементе сравнивают сразу же после подачи питания с текущим напряжением на активном эталонном сопротивлении R, стоящим последовательно с измеряемым элементом, измеряют временной интервал Tp от момента подачи питания до момента совпадения текущих напряжений на R с текущим напряжением на L или C, затем L или C рассчитывают по формулам, некритичным к величине и медленной нестабильности источника питания. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2008690
Класс(ы) патента: G01R27/26
Номер заявки: 5016355/21
Дата подачи заявки: 17.07.1992
Дата публикации: 28.02.1994
Заявитель(и): Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
Автор(ы): Умников В.Н.; Бугаков И.А.; Свечников Д.А.
Патентообладатель(и): Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре для измерения емкостей и индуктивностей.
Известен способ для измерения электрической емкости и индуктивности с помощью мостовой схемы. Исследуемый элемент вводят в одно из плеч моста, к диагонали моста подводят синусоидальное напряжение от генератора, мост балансируют, изменяя сопротивления остальных плеч, а состояние баланса фиксируют по нулевому показанию индикатора, регистрирующего напряжение, которое возникает в другой диагонали моста.
Недостатками способа являются применение генератора переменного тока, а также громоздкость процесса измерений, так как для балансировки моста необходимо изменять как модуль, так и фазу по крайней мере одного из сопротивлений, т. е. иметь не менее двух регулируемых элементов. Для большинства применяемых мостов осуществить раздельную регулировку модуля и фазы не удается. Балансируют мост методом последовательных приближений: поочередно регулируют каждый из элементов до получения минимального показания индикаторного прибора.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, в основу которого положен свободный процесс, возникающий при подключении заряженного конденсатора или катушки индуктивности с током к образцовому сопротивлению. Так, например, при измерении исследуемую емкость устанавливают в измерительную цепь, заряжают до напряжения источника питания, затем конденсатор разряжают на эталонное активное сопротивление. С началом разряда емкости одновременно начинают измерение временного интервала, которое заканчивают в момент совпадения текущего значения напряжения на емкости с постоянным опорным напряжением, а значение емкости рассчитывают по формуле
Cx= , (1) где Сх - измеряемая емкость;
Тх - временной интервал от момента разряда конденсатора до момента равенства напряжения на конденсаторе и опорного напряжения;
Е - напряжение источника питания;
Ео - постоянное опорное напряжение, формируемое с помощью делителя (Ео < Е);
R - эталонное активное сопротивление.
Недостатками способа являются невысокая точность определения С и L в связи с необходимостью иметь дополнительное постоянное опорное напряжение, обеспечение стабильности которого с высокой степенью точности затруднительно. Кроме того, создание этого опорного напряжения требует дополнительных аппаратурных затрат. О сложности данного способа свидетельствует также и необходимость предварительной зарядки исследуемого элемента от источника питания.
Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерения.
Поставленная цель достигается тем, что измеряемый элемент устанавливают в измерительную цепь, подают на нее питание, сравнивают текущее значение напряжения на измеряемом элементе сразу же после подачи питания с текущим напряжением на активном эталонном сопротивлении, соединенном последовательно с измеряемым элементом, измеряют временной интервал от начала сравнения напряжений до момента их совпадения, а величины емкости или индуктивности рассчитывают по зависимостям
C = (2)
L = (3) где R - значение эталонного активного сопротивления;
Тр - временной интервал от момента подачи питания до момента совпадения текущих значений напряжения на измеряемом элементе и эталонном активном сопротивлении.
Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что предложенный способ обладает как новизной, так и существенными отличиями.
На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.
Устройство состоит из источника питания 1, ключа 2, эталонного активного сопротивления 3, контактов 4 и 5 для установки измеряемых элементов L или С, компаратора 6, спецвычислителя 7, устройства измерения временных интервалов 8 и цифрового индикатора 9. При этом один полюс источника питания 1 соединен с входом ключа 2, выход которого соединен с выводом эталонного активного сопротивления 3 и с первым входом компаратора 6. Второй полюс источника питания 1 соединен с контактом для установки измеряемого элемента 5 и с вторым входом компаратора 6. Контакт для установки измеряемого элемента 4 соединен с другим выводом эталонного активного сопротивления 3 и с третьим входом компаратора 6.
Выход компаратора 6 соединен с вторым входом устройства измерения временных интервалов 8 и 1 входом спецвычислителя 7, третий выход которого соединен с первым входом устройства измерения временных интервалов 8. Выход устройства измерения временных интервалов соединен с вторым входом спецвычислителя 7. Первый выход спецвычислителя 7 соединен с входом управления ключа 2, второй выход - с входом цифрового индикатора 9.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом измерения в контакты 4 и 5 устанавливают измеряемую индуктивность или емкость и с помощью переключателя в спецвычислитель 7 вводят информацию по какой зависимости (2) или (3) производить расчет. В момент времени t = 0 по команде, поступающей с первого выхода спецвычислителя 7 на вход управления ключа 2, происходит замыкание последнего. Одновременно с этим с третьего выхода спецвычислителя 7 импульс начала временного интервала поступает на первый вход устройства измерения временных интервалов 8. Напряжение питания через замкнутый ключ 2 подается на измерительную цепь, состоящую из эталонного активного сопротивления 3 и измеряемого элемента, установленного в контакты 4 и 5. Текущие напряжения, снимаемые с эталонного активного сопротивления и с измеряемого элемента относительно третьего входа компаратора 6, подаются на первый и второй входы компаратора 6 соответственно, где происходит их сравнение. В момент равенства текущих напряжений UC и UR (см. фиг. 2) или UL и UR (см. фиг. 3) на выходе компаратора 6 появится импульс конца формирования временного интервала, поступающий на второй вход устройства измерения временных интервалов 8, а также на первый вход спецвычислителя 7. В устройстве измерения временных интервалов 8 происходит прекращение формирования временного интервала, а спецвычислитель 7 разрешает прохождение информации о временном интервале с выхода устройства измерения временных интервалов 8 на второй вход спецвычислителя 7.
В спецвычислителе 7 реализуется алгоритм (3) или (2) в зависимости от измеряемого элемента. Значение измеренного параметра с второго выхода спецвычислителя 7 выдается на цифровой индикатор 9 или для его последующего использования в других схемах.
В момент начала реализации алгоритма (3) или (2) спецвычислитель 7 снимает управляющий сигнал с входа управления ключа 2 и последний, размыкаясь, отключает измерительную цепь от источника питания 1.
Положительный эффект доказывается следующим образом.
При подаче на RC-цепь постоянного напряжения Uo текущие напряжения на конденсаторе и активном сопротивлении будут определяться зависимостями:
Uc= U1-e (4)
UR= Uoe (5) где UC - текущее напряжение на конденсаторе;
UR - текущее напряжение на эталонном сопротивлении;
Uo - напряжение питания;
R - эталонное сопротивление;
С - измеряемая емкость.
Аналогично, при подаче на RL-цепь постоянного напряжения Uoтекущие напряжения на индуктивности и активном сопротивлении будут иметь вид
UL= Uoe ; (6)
UR= U1-e (7) где UL - текущее напряжение на индуктивности;
L - измеряемая индуктивность.
Приравнивая выражения (4) и (5) и выражения (6) и (7), легко получить зависимости (2) и (3) для определения параметров С и L соответственно.
Из выражений (2) и (3) следует, что для организации процесса измерений отпадает необходимость в дополнительном источнике опорного напряжения. Способ некритичен к величине и медленной нестабильности источника питания. Кроме того, цикл измерения сокращается и упрощается, так как предварительный заряд элементов не требуется.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает упрощение процесса измерения и повышение точности измерений. (56) Дворяшин Б. В. и Кузнецов Л. И. Радиотехнические измерения, М. : Сов. радио, 1978, с. 294-295.
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ, включающий установку измеряемого элемента в измерительную цепь, подачу на нее питания, сравнение текущего напряжения на измеряемом элементе с напряжением на другом элементе измерительной цепи, измерение временного интервала от начала сравнения напряжений до момента их совпадения и расчет измеряемого параметра по формуле, отли, осуществляют сравнение текущего напряжения на измеряемом элементе сразу же после подачи питания с текущим напряжением на активном эталонном сопротивлении, включенным последовательно с индуктивностью L или емкость C, а величины L или C рассчитывают по формулам
L =
C = ,
где R - значение эталонного активного сопротивления;
Tр - временной интервал от момента подачи до момента совпадения текущих значений напряжения на измеряемом элементе и эталонном активном сопротивлении.