СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ С ПОТЕРЯМИ

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ С ПОТЕРЯМИ


RU (11) 2137146 (13) C1

(51) 6 G01R27/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.09.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 98102422/09 
(22) Дата подачи заявки: 1998.02.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.02.13 
(45) Опубликовано: 1999.09.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 1647457 A1, 07.05.91. SU 1647459 A1, 07.05.91. SU 1684729 A1, 15.10.91. EP 0088561 A1, 14.09.83. 
(71) Имя заявителя: Воронежский государственный университет 
(72) Имя изобретателя: Бирюк Н.Д.; Юргелас В.В. 
(73) Имя патентообладателя: Воронежский государственный университет 
(98) Адрес для переписки: 394693, Воронеж, Университетская пл.1, ВГУ, Проректору Суровцеву И.С. 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ С ПОТЕРЯМИ 

Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения емкости и эквивалентной проводимости потерь, в частности для измерения комплексной диэлектрической проницаемости изоляционных материалов. Технический результат - высокая точность измерения, достигается за счет применения фазового резонанса, частота которого может быть измерена современными фазометрами точнее, чем в случае амплитудного резонанса. Кроме того, резонансное сопротивление при фазовом резонансе выражается через параметры контура более простой формулой, чем при амплитудном резонансе, что позволяет получить точные формулы для измеряемых параметров. В случае амплитудного резонанса аналогичные точные формулы напрямую не получаются, здесь необходимо вводить ограничительные условия, понижающие точность измерения. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения емкости и эквивалентной проводимости потерь, в частности, для измерения комплексной диэлектрической проницаемости изоляционных материалов.

Известно несколько способов измерения емкости, основанных на резонансных свойствах колебательного контура (Полулях К.С. Резонансные методы измерений. - М. : Энергия, 1980. - 120 с.), при этом используется амплитудный резонанс идеализированного (последовательного или параллельного) контура. Недостаток способов - погрешность за счет идеализации, кроме того, при незначительном усложнении контура, которое всегда возникает в реальных случаях, соотношения, описывающие амплитудный резонанс, заметно усложняются, что приводит к дополнительным погрешностям.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемому изобретению является способ (авт. св. СССР N 1647457, МКИ G 01 R 27/26, Б.И. N 17, 1991 г.), основанный на перестройке колебательного контура образцовым конденсатором до крайних пределов, в которых контур вырождается в последовательный и параллельный, при этом рабочая точка оказывается посередине измерительной характеристики, где ее крутизна максимальна. Недостаток - способ предназначен только для измерения емкости и непригоден для измерения эквивалентной проводимости потерь, кроме того, крайние точки используемого участка измерительной характеристики определяются не точно, т.к. в них контур не является строго последовательным и параллельным (лишь приближается по свойствам к этим идеальным моделям), а это приводит к дополнительным погрешностям измерения.

Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, заключается в повышении точности измерения емкости и эквивалентной проводимости потерь конденсаторов, в том числе и низкодобротных. Способ основан на резонансном методе измерения, однако, при этом используется не амплитудный, а фазовый резонанс, который, во-первых, можно зафиксировать современными фазометрами с большей точностью, чем амплитудный, а, во-вторых, расчетные формулы получаются проще, чем при амплитудном резонансе, это дает возможность разрешить их относительно измеряемых параметров точно, без введения ограничительных допущений, характерных для амплитудного резонанса, что также приводит к увеличению точности. Способ проиллюстрирован на чертеже, для чего использовано известное устройство - колебательный контур RLCxGx.

Здесь измеряемый конденсатор представлен в виде эквивалентной цепи - параллельного соединения емкости Cx и активной проводимости Gx. От генератора 1 подается синусоидальное напряжение на контур, при этом амплитуда входного тока измеряется амперметром 2, амплитуда входного напряжения - вольтметром 3, фазовый сдвиг между ними - фазометром 4, на который подаются входное напряжение и напряжение с сопротивления 5, пропорциональное входному току, контур состоит из сопротивления R (5), индуктивности L (6) и клемм 7 и 8, к которым подсоединяется измеряемый конденсатор CxGx- Сопротивление R и индуктивность L заранее известны.

Частота генератора изменяется до тех пор, пока не достигнет значения ф частоты фазового резонанса контура. При этом по амперметру определяется амплитуда Im входного тока, по вольтметру - амплитуда Um входного напряжения, а фазометр зафиксирует сдвиг фаз, равный нулю (признак фазового резонанса). После этого емкость Cx и эквивалентная проводимость Gx конденсатора вычисляются по формулам



Для вывода этих формул на чертеже представлена схема использованного в изобретении резонансного контура, возмущаемого синусоидальным напряжением, по методу комплексных амплитуд представленного как обычно также представлен и входной ток здесь комплексные амплитуды входных напряжения и тока, и -соответствующие начальные фазы. В общем случае входное сопротивление



но при фазовом резонансе выполняется условие = , при этом сопротивление является действительным



По методу комплексных амплитуд легко находится входное сопротивление контура



На частоте фазового резонанса мнимая часть комплексного сопротивления равна нулю, т.е.,



тогда входное сопротивление является чисто активным и равно



Составив из (2) и (3) систему уравнений и разрешив ее относительно Cx и Gx получим соотношения (1). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ измерения емкости и потерь конденсатора, заключающийся в том, что к контуру, состоящему из последовательно соединенных измеряемого конденсатора и заранее известных индуктивности и активного сопротивления, подключают перестраиваемый генератор синусоидального напряжения, отличающийся тем, что входное напряжение контура и напряжение, пропорциональное входному току, снимаемое с сопротивления, подают на фазометр, изменяют частоту генератора до тех пор, пока фазометр не покажет сдвиг фаз, равный нулю, при этом круговая частота генератора есть частота фазового резонанса контура, измеряют амплитуду входного напряжения и входного тока, а искомые емкость Cx и активную проводимость Gx вычисляют по формулам

CX = L/(2ФL2+(Um/Im-R)2),

GX = (Um/Im-R)/2ФL2+(Um/Im-R)2),

где L - индуктивность контура;

R - последовательное с индуктивностью активное сопротивление контура;

Ф - частота фазового резонанса;

Um - амплитуда входного напряжения контура;

Im - амплитуда входного тока контура.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru