Устройство для измерения малых токов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет повысить точность измерений. Устройство содержит электрометрический усилитель 1 с цепями отрицательной обратной связи по числу поддиапазонов измерения, выполненными на конденсаторах 2.1...2,п и электрометрических коммутаторах 3.1...З.п и 5. Кроме того, устройство включает ключи 9 и 10, дифференциатор 11, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 управления и обработки информации. Введенный источник 8 опорного напряже-; НИН устанавливает постоянный уровень напряжения, включающий электрометрические коммутаторы 3,п-1, Зп. Во все цепи отрицательной обратной связи, кроме последней, введены ключи 4.1... 4(n-ri) и электрометрический коммутатор 6. 1 ил;, I табл. о (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (5И 4 G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®Ср(,:.„

ОПИСАНИЕ NSOBPETEHHRt ;:;

И А ВТОРСЯОМ / СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (21) 4115461/24 — 21 (22) 08.09.86 (46) 30.06.88. Вюл. Р 24 (? 2) И.А,Глубокий (53) 621. 317. 7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(- 1239610, кл. G 01 R 19/00, 1984.

Ипюкович А.М., Куликов В.А. Средства поверзки электрометрической аппаратуры. М.: Издательство стандартов, 1978, с ° 127-129. (54 ) УС ТРО =.Ñ ÒÁ 0 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ

ТОКОВ (57) Изобретение относится к электроиямерительной технике и позволяет повысить точность измерений, Устройство содержит электрометрический усилитель 1 с цепями отрицательной обратной связи по числу поддиапазонов измерения, выполненными на конденса" торах 2.1...2.п и электрометрических коммутаторах 3.1...3.п и 5. Кроме того, устройство включает ключи 9 и

1О, дифференциатор 11, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 управления и обработки информации. Вве" денный источник 8 опорного напряже-:. ния устанавливает постоянный уровень напряжения, включающий электрометрические коммутаторы З.п-1, 3п. Во все цепи отрицательной обратной связи, кроме последней, введены ключи 4.1...

4(n-,I) и электрометрический коммута- с тор 6. 1 ил., 1 табл.

1406497

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении малых токов.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит электрометри- !О ческий усилитель (ЭМУ) 1 с цепями отрицательной обратной связи (СОС)

,по числу поддиапазонов измерения, вы полненными на конденсаторах 2,1 2.п и электрометрических коммутато рах 3.1 — З.п, при этом все цепи ООС, кроме последней, содержат ключи 4.1—

4.n"1. Устройство содержит также (n+T)-й и дополнительный электромет рические коммутаторы 5 и 6, резистор 20

1,,7, источник 8 опорного напряжения

i(HOH), первый 9 и второй 10 ключи, фференциатор 11 и аналого-цифровой реобразователь (АЦП) 12, блок 13

:равления и обработки информации и 25 ходные шины 14 и 15. Вход ЭМУ 1 сое динен с входной шиной 14, с замыкаюМ ми контактами электрометрических коммутаторов 3.1 — З.п и 6 и с размывающим контактом электрометрического коммутатора 5. Переключающие контакты электрометрических коммутаторов

).1 — З.п соединены с первыми выводаи соответствующих конденсаторов 2.1.п вторые выводы конденсаторов

2.! — 2.п-l соединены с переключаюи!ими контактами соответствующих клю ей 4.1 — 4.п-l, нормально разомкнутые контакты которых соединены со вторыми выводами конденсатора 2.п, с пе- 40 !

1 еключающим контактом электрометрического коммутатора 5, с выходом ЭМУ 1 и с переключающим контактом ключа 9.

Переключающий контакт электрометрического коммутатора 6 соединен с первым 45 выводом резистора 7, второй вывод которого. соединен с нормально замкнутым контактом ключей 4.1 — 4.n-! и с выходом источника 8 опорного напряжения. Нормально замкнутый контакт ключа 9 соединен со входом дифференциатора 11, выход которого соединен с нормально замкнутым контактом ключ@ .10, нормально разомкнутый контакт кОторого соединен с нормально разомкнутым контактом ключа 9. Переключающйй контакт ключа 10 соединен со входом АЦП 12, Управляющие входы электрометрических коммутаторов 3.1 — 3 и и 5 и 6, ключей 4,1 — 4.п-l и 9 и !О, источника 8 опорного напряжения, дифференциатора ll и АЦП 12 соединены с соответствующими выходами блока 13, вход которого соединен с выходом АЦП

12, Входная шина 15 подключена к общей шине.

Устройство работает следующим образом.

Управление узлами устройства осу" ществляется блоком 13 управления и обработки информации. В исходном состоянии электрометрические коммутаторы 3.1 — З,п и 5 и 6 находятся в выключенном (3.1 — З.п и 6 — в разомкнутом, 5 — замкнутом) состоянии. Ключи 4.1 вЂ,4,п-l — в верхнем положении (конденсаторы 2.1 — 2.п отключены от выхода ЭМУ !), ключи 9 и IO— в верхнем положении (дифференциатор

11 включен между ЭМУ 1 и АЦП 12).

В режиме калибровки по команде блока 13 на выходе источника 8 опорного напряжения устанавливается постоянный уровень напряжения U, включаются электрометрические коммутаторы Зп, 5 и 6. С помощью АЦП 12 производится измерение напряжения U „ на выходе дифференциатора 11, затем на выходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения U0 и с помощью АЦП 12 производится измерение напряжения U „ на выходе дифференциатора 11. Блок 13 вычисляет поправочный коэффициент Кь для наименее чувствительного поддиапазона измерений (интегрирующий конденсатор 2.n):

Uoi — Uo ) Кр ь--!

1ф1 Ugo где К р — расчетный коэффициент, учитывающий соотношение. между величинами напряжения источника 8 и выходного напряжения дифференциатора 11.

Значение коэффициента К 1, запоминается в блоке 13.

Электрометрические коммутаторы

З.п, 5 и 6 устанавливаются в исходное состояние.

Устройство переходит к калибровке следующего подциапазона (конденсатор

2.п-l) в следующей последовательности.

На выходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения

U включаются элек тром етрические з

140649 коммутаторы 3. и, 3. и-1 и 5, ключи 9 и 10 переключаются в нижнее положение и через интервал времени, достаточный для окончания переходного процесса ЭМУ 1, АЦП 12 производит изме5 рение напряжения П1 на выходе ЭМУ 1.

На выходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения U и по истечении времени, достаточного 10 для окончания переходного процесса, АЦП 12 производит измерение U< на выходе ЭМУ 1.

Блок 13 вычисляет поправочный коэффициент:

15 (0 г — 11 ) КР

Кн-

04 ПОЗ где К вЂ” расчетный коэффициент, учитывающий соотношение между номинальными значениями конденсаторов 2.п и 2.п-l.

Значения коэффициента К „ „ также запоминается. Затем коммутаторы 5, 3.п и З,п-l и ключи 9 и 10 устанавливаются в исходное состояние. Устройство последовательно производит калибровку следующих поддиапазонов начиная с (и-2)-ro и кончая первым.

Калибровка i-ro подциапазона производится следующим образом. На вы30 ходе источника 8 устанавливается постоянный уровень напряжения U, включаются электрометрические коммутаторы

З.i З.i+I и 5, ключи 4.i+1 9 и. 10 переводятся в нижнее положение и через интервал времени, достаточный для окончания переходного процесса в

ЭМУ 1, АЦП 12 производит измерение напряжения U на выходе ЭМУ 1. На вы1 ходе источника 8 устанавливается пос- 40 тоянный уровень напряжения U и по истечении времени, достаточного для окончания переходного процесса, АЦП

12 производит измерение напряжения

11 на входе ЭМУ 1.

Блок 13 вычисляет поправочные коэффициенты:

I 1

Uz — Ut ) K pi

К; о 4 ОЪ

50 где К вЂ” расчетный коэффициент, t учитывающий соотношение между номинальными значениями конденсаторов 2.i и 2 ° +1 °

Вычисленные поправочные коэффициенты запоминаются и учитываются блоком 13 управления и обработки информации в режиме измерения.

В таблице приведены значения поддиапазона измерения тока (интегрирующего конденсатора) и поправочные коэффициенты.

Поправочные коэффициенты

Поддиапаэон измерения тока (интегрирующий конденсатор) 2.п

Kï

2.п-l

Kt Ktt-1

° ° ° ° ° ° ° Ф

Ktt К я-

В режиме измерения тока устройство работает следующим образом. По команде оператора включается необходимый (i-й) поддиапазон измерения, для чего блоком 13.управления и обработки информации включается электрометрический коммутатор 3;i и ключ

4.i (для поддиапазона и включается только Зп). АЦП 12 производит измерение напряжения U < на выходе дифференциатора 11. Включается электрометрический коммутатор 5 и АЦП 12 производит измерение напряжения U yg на выходе дифференциатора ll. Разность напряжений (U > — U <} блоком 13 умножается на поправочные коэффициенты, приведенные в таблице. Результат обработки информации индицируется ° формула изобретения

Устройство для измерения малых токов, с одер>".аще е элек трометрический усилитель с и цепями отрицательной обратной связи по числу поддиапаэонов измерения, выполненными каждая на конденсаторе и электрометрическом коммутаторе, при этом переключающий контакт каждого электрометрического коммутатора соединен с первым выводом соответствующего конденсатора, а замыкающие контакты всех коммутаторов объединены и подключены к первой входной шине устройства и к входу электрометрического усилителя, выход которого через (и+1)-й электрометрический коммутатор под14064

Составитель С.Рыбин

Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Редактор А.Ревин

Подписное

Заказ 3187/40

Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производствснно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключен к его входу и через первый ключ — к входу дифференциатора, выход которого через второй ключ подсоединен к входу аналого-цифрового

5 преобразователя, выходом подключенного к входу блока управления и обаботки информации, соответствующие

ыходы которого подключены к управяющим входам аналого-цифрового преобразователя, дифференциатора и всех упомянутых коммутаторов и ключей.„ при этой замыкающие контакты первого и второго ключей объединены, а вторая входная шина устройства подключена к общей шине, и резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены источник опорного напряжения, дополнитель- 20 ный электрометрический коммутатор и

97 6 и-1 дополнительно ключей, включенных в каждую из цепей отрицательной обратной связи, кроме последней, переключающие контакты дополнительных ключей подключены к втор»я выводам соответствующих конденсаторов, замыкающие контакты объединены и подключены к выходу электрометрического усилителя, а размыкающие контакты объединены и подключены к второму выводу резистора и выходу источника опорного напряжения, первый вывод резистора через дополнительный электрометрический коммутатор подключен к входу электрометрического усилителя, управляющие входы источника опорного напряжения, дополнительных ключей и коммутатора подключены к соответствующим дополнительн»м выходам блока управления и обработки информации.