SU1228043A1 - Apparatus for remote measurement of capacitance - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области приборостроени  и может быть использовано , например, в информационно- измерительных системах, в приборах, предназначенных дл  дистанционного измерени  емкости. Цель изобретени  - повышение точности измерений емкости . Устройство содержит измер емую емкость 1, емкости 2 и 3 провод щих экранированных кабелей, генераторыThe invention relates to the field of instrumentation and can be used, for example, in information and measurement systems, in devices intended for remote measurement of capacitance. The purpose of the invention is to improve the accuracy of capacitance measurements. The device contains measurable capacitance 1, capacitance 2 and 3 of conductive shielded cables, generators

Description

4-5 переменного тока, фильтры 7-9 генератора 4, фильтры 10-12 в цепи генератора 5, фильтры 13-15 в цепи генератора 6,нагрузочные сопротивлени  15-17 и сглаживающие емкости 18- 20. Предложенное соединение выводов измер емого объекта и емкостей двух4-5 alternators, filters 7–9 of generator 4, filters 10–12 in generator circuit 5, filters 13–15 in generator circuit 6, load resistances 15–17 and smoothing capacitances 18–20. The proposed connection of the terminals of the object being measured and two containers

Изобретение относитс  к приборе- строению и может быть использовано в информационно-измерительных системах и приборах, предназначенных дл  дистанционного измерени  емкости,а также при емкостных измерени х других физических величин - давлений, перемещений и т.д., когда необходимо подвод щие провода расположить в непосредственной близости друг от друга или на общей провод щей поверхности.The invention relates to instrumentation and can be used in information-measuring systems and devices intended for remote measurement of capacitance, as well as in capacitive measurements of other physical quantities — pressures, displacements, etc., when the supply wires are to be located in close proximity to each other or on a common conductive surface.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  емкости путем исключени  вли ни  паразитной емкости соединительных проводов.The purpose of the invention is to improve the accuracy of capacitance measurement by eliminating the influence of the parasitic capacitance of the connecting wires.

На чертеже приведена принципиальна  схема устройства.The drawing is a schematic diagram of the device.

Устройство содержит измер емую емкость 1 (Сх), емкости 2 (Са) и 3 (Сб) подвод щих экранированных кабелей , генераторы 4 (Г), 5 (Fj) иThe device contains measurable capacitance 1 (Cx), capacitances 2 (Ca) and 3 (Sat) supplying shielded cables, generators 4 (D), 5 (Fj) and

6(FJ) переменного тока, фильтры6 (FJ) AC Filters

7- 9 в цепи генератора 4, фильтры 10 - 12 в цепи генератора 5, фильтры 13 - 15 в цепи генератора 6, нагрузочные сопротивлени  15 (R,), 16 (R2) и 17 (R) и сглаживающие емкости7-9 in generator circuit 4, filters 10-12 in generator circuit 5, filters 13-15 in generator circuit 6, load resistances 15 (R,), 16 (R2) and 17 (R) and smoothing capacitances

18 (С,), 19 (С) и 20 (С,).18 (C,), 19 (C) and 20 (C,).

Частоты всех трех генераторов различны и независимы друг от друга, а все три фильтра, включенные в цепь одного генератора, имеют одинаковые электрические параметры. Электрическое сопротивление все х трех фильтров одной цепи току своего генератора минимально, а токам двух других генераторов максимально.The frequencies of all three generators are different and independent from each other, and all three filters connected to the same generator have the same electrical parameters. The electrical resistance of all x three filters of one circuit to the current of its generator is minimal, and the currents of the other two generators are maximum.

Устройство работает следующем образом . При подсоединенных емкост х 1 - 3 и работающих генераторах 4-6 обратные токи i,, i, i создают падение напр жений на нагрузочных со- ЦЕютивлени х 15 - 17 (К1,К2иЕ5).The device works as follows. When capacitances 1–3 are connected and generators 4–6 are running, reverse currents i ,, i, i create a voltage drop across the load capacitors 15–17 (K1, K2 and E5).

экранированных кабелей в треугольник, вершины которого соединены с вершинами другого треугольника,кажда  сторона которого образована двум  фильтрами,и соединение вьтодов фильтров исключает вли ние паразитной емкости соединительных проводов. 1 ил.shielded cables in a triangle, the vertices of which are connected to the vertices of another triangle, each side of which is formed by two filters, and the connection of the two filters eliminates the influence of the parasitic capacitance of the connecting wires. 1 il.

С учетом того, что нагрузочные сопротивлени  незначительны по сравнению с сопротивлени ми остальных элементов цепи генератора, падени  напр - жений на сопротивлени х (R Rj описываютс  услови ми:Taking into account the fact that the load resistances are insignificant compared with the resistances of the remaining elements of the generator circuit, the voltage drops across the resistances (R Rj are described by the conditions:

и, jw,,(Cx + Са) +and, jw ,, (Cx + Sa) +

,,

toto

Ui jw V RjCCx + Сб) + b|iUi jw V RjCCx + Sat) + b | i

zobfzobf

и.and.

jw,V, R (Са + Сб) 2 + Ь| .jw, V, R (Ca + Sat) 2 + b | .

Так как общий выходной сигнал схемы получаетс  в результате сложени  и вычитани  слагаемых II(, и2ии},тоSince the total output of the circuit is obtained by adding and subtracting the terms of II (, ii2},

U, l , + U2-U,-(v,R.W, + VzR2Wj),fi,W,Ca ,RzWjCS- J,B,N,Ca-jM5R,N, ..U, l, + U2-U, - (v, R.W, + VzR2Wj), fi, W, Ca, RzWjCS- J, B, N, Ca-jM5R, N, ..

ViRa Vira

7 о7 57 o7 5

гобр  gobre

25При условии вьтолнени  соотношени 25Provided the ratios

V,R,w, V,R,w, .V, r, w, v, r, w,.

0,, j2V,R,w,.M± V$R0 ,, j2V, R, w, .M ± V $ R

Z3Z3

эмрemr

foBp Z Эуовр foBp Z Euovr

(1)(one)

Из уравнени  1) однозначно опре- 35 лел етс  значение искомой ёмкости СхFrom equation 1) it is unambiguously determined the value of the desired capacity Cx

ТэГ ИГ   Tag IG

СхCx

Анализ уравнени  (1) показывает что на результат измерени  не вли ют емкости подвод щих проводов Са и Сб.An analysis of equation (1) shows that the capacitance Ca and Sat do not affect the measurement result.

Claims (1)

Формула и зобретенн Formula and invented Устройство дл  дистанционного измерени  емкости двухпроводной линии с экранированными проводами, содержащее генераторы, фильтры, нагрузочные сопротивлени , отличающеес  тем, что, с целью повьше- ни  точности измерени  путем исключени  вли ни  емкости соединительных проводов, выводы измер емого объекта и емкостей двух экранированных кабелей соединены в треугольник, вершины фильтры соединеныс анс дамидиодов.A device for remote measurement of the capacitance of a two-wire line with shielded wires, containing generators, filters, load resistances, characterized in that, in order to improve measurement accuracy by eliminating the influence of the capacitance of the connecting wires, the outputs of the measured object and the capacitances of two shielded cables are connected to the triangle, the vertex filters are connected by an array of damidiodes. которого соединены с вершинами другого треугольника, кажда  из сторон которого образована двум  последовательно Соединенными фильтрами, к каждому общему выводу которых подсоединены генераторы переменного тока, вторые выводы которых через последовательно соединенные третьи фильтры и нагрузочные сопротивлени , шунтированные диодами, соединены с противоположными вершинами треугольника, образованного фильтрами,причем третьиwhich are connected to the vertices of another triangle, each of the sides of which is formed by two successively connected filters, to each common output of which alternators are connected, the second terminals of which are connected via diodes connected to the opposite vertices of the triangle formed by filters through sequentially connected third filters and load resistors , with the third