Мост для измерения составляющих комплексной проводимости
ОП ИСАНИЕ
ИЗОИРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) ДовОлиятельиое к ввт. свид-ву (22) Заявлено 08ФЯО (21) 2 i0 7 0у18-21
Союз Соввтских
Социавистичвских
Республик м91 8863 (И)В. Кд.
G 01 R: l7/10 с врисоедянеимеа заявки,яеРкуанрстеннаш квинтет
CCC9 ав ленни нэебреяннй в втхрытн» (23) Приоритет
Ояублвковаве 070482. Бюллетень J4 13
Дата опубликования описания 0 0482 (53) ЗЯК 621,317.
-733(088.8) (72) Автофй изобретения
А.Ф.Кугаевский и В.В.Орехов ч
Рижский Краснознаменный институт гражданской авиации им. Ленинско (7I) Заявитель (54) МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ
КОИПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ
Изобретение относится к электроИзмерительной технике и может быть использовано, например, в устройствах для измерения электромагнитных характеристик материалов на высоких частотах. Известен одинарный Т-образный мост,. содержащий генератор напря.жений высокой частоты и указатель . равновесия, которые подключаются соответственно на вход и выход урав1о новешиваемой одинарной Т-образной схемы, которая, в свою очередь,.имеет параллельно соединенные и включенные в поперечное плечо индуктив15 ность и два конденсатора переменной емкости, один из которых служит для уравновешивания и отсчета по реактивной составляющей измеряемого образца, а другой, будучи сопряженным с конденсатором переменной емкости и прилегающей продольной ветви, компенсирует изменение последней для осуществления раздельного баланса, кон2 денсатор переменной емкости, служа" . щий для уравновешивания и.отсчета по активной составляющей, и конденсатор постоянной емкости, расположен-. ные в прилегающих к нему продольных плечах, и активное сопротивление, включенное в продольную ветвь параллельно конденсаторам постоянной .и переменной емкостей. Подключение образца параллельно поперечному плечу реализует метод двух уравновешиваний: при разомкнутых зажимах и при включении измеряемого объекта.
Отсчет составляющих измеряемой проводимости осуществляется по изменению емкостей (1 1 и )23
Недостатком известного моста является невысокая точность измерений из-за необходимости учета на высоких частотах остаточных параметров до" полнительных элементов,из-за нали" чия остаточных паразитных индуктив- "
918863
3 ностей в конденсаторах переменной емкости на высоких частотах.
Цель изобретения - повышение точности измерения составляющих комплексной : проводимости, в частности реактивной составляющей, на высоких частотах.
Поставленная цель достигается тем, что в мост для измерения сос тавляющих комплексной проводимости, содержащий одинарную Т-образную схеМу, которая включена между выходом генератора напряжений высокой частоты и входом указателя равновесия и в продольную ветвь которой включены последовательно соединенные резистор и катушка постоянной индук-, тивности, параллельно которым подключен .конденсатор переменной емкости, второй конденсатор переменной емкости, соединенный одним концом с общей точкой подключения генератора напряжений высокой частоты и указателя равновесия, зажимы для подключения образца, введена катушка переменной индуктивности,последовательно соединенная и конструктивно сопряженная с вторым конденсатором переменной емкости и индуктивно связанная и согласно включенная с катушкой постоянной индуктивности, составляющие поперечную ветвь одинарной
Т-образной схемы.
На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема образцовой меры емкости; на фиг. 2 - электрическая схема моста.
Образцовая мера емкости содержит
:конденсатор 1 (С.!) переменной емкости с малыми потерями, представлен ный в виде схемы замещения, состоящей из основной емкости 2 (C ), сопротивления 3 (R) потерь в диэлектрике, сопротивления 4 (гс) потерь конденсатора в токопроводящих металлических поверхностях и индуктивности
5 (1 ) электродов конденсатора,величийы которых изменяются с изме нением взаимного расположения подвижных и неподвижных электродов конденсатора, и две катушки 6(LO) и
7(? ) индуктивности соответственно, последняя из которых соединена пос-. лвдовательно с конденсатором. Катушки 6 и 7 включены согласно и находятся в слабой индуктивной связи между собой, так что для коэффици4 ента связи К, определяемого выражением
K=M/1 Г, где M - взаимная индуктивность катушек, выполняется неравенство
К «! (2)
Один конец конденсатора 1 соединен с клеммами 8 и 9, свободный конец катушки 6 - с клеммой 10, а общая точка соединения катушек 7 и
6 - с клеммой 11, Значения L u Lo выбираются из условий:
L I М> Lp, (3)
Однако, как было отмечено, с изменением емкости конденсатора переменной емкости изменяется и величина остаточной паразитной индуктивности электродов конденсатора 5, т.е. изменяется условие равновесия (5) из-за изменения его правой части.
50 Для его восстановления необходимо изменять и левую. часть уравнения (5), для чего катушка 7 индуктивнос" ти. делается переменной, а чтобы это происходило одновременно, и конст-
З5 руктивно сопряженной с конденсатором
1 переменной емкости.
Мост (фиг. 2) содержит генератор
12 напряжения высокой частоты, кон.денсатор l3 переменной емкости и (С, и! служащий для уравновешивания и отсчета по активной составляющей измеряе- мого образца, резистор 14 (R), конденсатор 1 переменной емкости (C„) .(схема .замещения которого дана на
4 фиг. 1), служащий для уравновешива1 ния и отсчета по реактивной составляющей, катушку 7 переменной индуктивности, катушку 6 индуктивности и указатель 14 равновесия.
Напряжение от генератора напряжения высокой частоты поступает на
Т-образную цепь, состоящую из катушки 7 переменной индуктивности, резистора 14, катушки 6 индуктивности
55 и двух конденсаторов 13 и 1 перемен ной емкости, причем катушка 7 переменной индуктивности конструктивно сопряжена с конденсатором 1 переменФормула изобретения
5 1886 ной емкости и индуктивно связана с катушкой 6 индуктивности. Указатель
14 равновесия баланса схемы подключается на выход Т-образной цепи, а измеряемый объект 15 - параллельно поперечному плечу.
Уравновешивают схему дважды: без образца, т.е. при разомкнутых зажимах
16 и 17 (холостой ход), и с образцом конденсаторами 13 и 1 переменной ем- 30 кости по нулевым показаниям указателя 14. равновесия. Данные для расчета реактивной составляющей отсчитывают по лимбу конденсатора 1 переменной емкости, а расчет осуществляется ли- 1З бо с использованием формул, либо не" посредственно по лимбам конденсаторов
13 и 1, которые в этом случае должнй быть отградуированы в определенных единицах измерения, в зависимости от .20 характера измеряемой проводимости.
Иосты такого типа, как и другие
Т-образные уравновешиваемые структуры, относят к устройствам с узлом уравновешивания токов, т.е. в нем 25 происходит уравновешивание токов I . и I<. В момент равновесия, когда ток через указатель 14 равновесия равен нулю, эти токи равны по величине и . противоположны по фазе: 30 (б)
1т.е. потенциал точки 1б индикатора
:моста оказывается равным потенциаг лу земли, что равносильно тому, что конденсатор 13 переменной емкости и катушка 6 постоянной индуктивности . заземляются, причем последняя подключается параллельно поперечной ветви, т.е. параллельно последовательно соединенным катушке 7 перемен-40 ной индуктивности и конденсатору 1 переменной емкости.
Если при этом выполняется соотношение (4), а сопротивления потерь катушек индуктивности насколь- 4> ко малы, что ими можно принебречь:с достаточно высокой степенью точности, то индуктивно связанные (при слабой связи) согласно включенные катушки 7 и 6 индуктивности оказываются соединенными параллельно и их эквивалентные индуктивности (c учетом взаимоиндукции) определяются следующими выражениями:
Lo =(LLo-Ô) /(Ь-M); (7)
Ь = (LLo M i/ (LpÌ) (8) а учитывая (2) и (3), последние приводятся к ви у:
Los (LLo-М ) /(L-М)-=-($,—
3 6
1 М /t:=Ьо (1-К ) =Le i (9)
Ь,= (LLo M )/(-L +M)=
=-(LLo- )/(Lo M), (10) причем с учетом (5), суммарная индуктивность поперечной ветви оказы" вается равной нулю:
= î (!!)
Ll-!И
1 Ь -И аким образом, катушка 7 переменной индуктивности, во-первых, решает только отведенную ей узкоспециализированную задачу компенсации паразитной индуктивности образцового конденсатора 1,переменной емкости и ни в коей мере не влияет íà условие равновесия моста, т.е. на процесс измерений, а во-вторых, не оказывает практически заметного влияния на катушку 6 индуктивности, которая остается постоянной во всем диапазоне измерений.
Все это показывает, что схема моста устраняет влияние паразитной остаточной индуктивности образцового конденсатора переменной емкости,слу- жащего для уравновешивания и отсчета по реактивной составляющей, в результате чего снижается погрешность, обусловленная неточностью воспроизведения емкости конденсатора на высоких частотах и расширяется частотный диапазон измерений, что увеличивает сферу применения предлагаемого моста., Иост для измерения составляющих ! комплексной проводимости, содержащий одинарную T-образную схему, которая включена между выходом генератора напряжений высокой частоты и входом указателя равновесия и в продольную ветвь которой включены последовательно соединенные резистор и катушка постоянной индуктивности, параллельно которым подключен конденсатор переменной емкости, второй конденсатор переменной емкости, соединенный од-. ним концом с общей точкой подключения генератора напряжений высокой частоты и указателя равновесия, зажимы для подключения образца, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введена катушка переменной индуктивности, последовательно соединенная и конструктивно сопряженная с вторым конденсатором переменной ем918863 а
Pug. f
Фж
Составитель В.Семенчук
Техред Л. Пекарь Корректорй.Швыдкая
М
Редактор О.Половка еав юеав Заказ 2130/27 Тираж 7.19 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
7 .кости и индуктивно связанная и сог.пасно Включенная с катушкой постоян ной индуктивности, составляющие по,перечную ветвь одинарной Т-образной ..схемы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Кугаевский А.Ф. Измерение параметров ферромагнитных материалов на высоких частотах. Изд-во Стандартов, И., 1973, с. 97-99,. рис.48 а.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2803732/18-21 кл. G OI R 17/10, 26.02.80.
