SU808981A1 - Резонансный измеритель малыхпРиРАщЕНий ЕМКОСТи - Google Patents

Description

(54) РЕЗОНАНСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛЫХ ПРИРАЩЕНИЙ

ЕМКОСТИ

Изобретение относитс  к измерению элек- трических величин, а именно, к измерению электрических параметров элементов электри ческих цепей. Известно устройство дл  измерени  емкос использующее принцип измерени  на боковой ветви резонансной кривой. Изменение приращений емкости в этом устройстве определ ю по возникающему изменению напр жени  на боковой ветви резонансной кривой колебательного контура. Устройство содержит генератор высокой частоты, колебательный контур , детектор, два усилител  и регистрируюш й прибор 1. Однако в этом устройстве возникают погрешности измерени , св занные с нестабильностью частоты генератора высокой частоты и параметров элементов колебательного контура , а также с аддитивной погрешностью измерительного тракта. Известно также устройство дл  измерени  малых емкостей и индуктивностей. Устройство состоит из генератора высокой частоты, двух резонансных контуров, двух детекторов И фильтров, усилител  и регистрирующего прибора. В этом устройстве существенно уменьшены погрепшости, св занные с нестабильностью частоты генератора 2, Недостатками устройства  вл ютс  погрешности , св занные с изменением во времени параметров двух резонансных контуров, сравнительно низка  точность измерени  за счет аддитивной погрешности измерительного трак та устройства. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в резонансный измеритель малых приращений емкости, содержащий переключатель, входы которого соединены с контролируемым и эталонным конденсаторами, а выход подключен к колебательному контуру, св занному через емкость с генератором высокой частоты амплитудный детектор, вход которого соединен с колебательным контуром, выход которого подключен через узкополосный фильтр и усилитель низкой частоты с одним из входов синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты и управл ющим входом переключател , а выход синхронного детектора подключен к регистрирующему индикатору, и блок стабилизации рабочей точки, вход которого сое-, динен с выходом амплитудного детектора, а выход подключен к колебательному контуру, введены управл емый конденсатор, источник стабилизированного посто нного напр жени , делитель напр жени  и сумматор, один вход которого св зан с источником стабилизированного посто нного напр жени  через делитель напр жени , второй вход - с выходом синхронного детектора через регистрирующий инд катор, а его выход подключен к управл емому конденсатору. Иа чертеже представлена функциональна  схема устройства. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, подключеннь1Й через конденсатор 2 св зи к колебательному контуру 3, параллельно которому включены последовательно со единенные варикап 4 и конденсатор 5. Колебательный контур 3 подсоединен к амплитудному детектору 6, выход которого св зан через узкополосный фильтр 7 г входом усилител  8 низкой частоты и через фильтр 9 нижних частот с одним из входов дифференциального усилител  10, второй вход которого соединен с источником. 11 ста билизированного напр жени , а его выход под ключен к месту соединени  варикапа 4 и кон денсатора 5. Конденсатор 5, варикап 4, фильт 9, дифференциальный усилитель 10 и источник 11 стабилизированного напр жени  состав л ют блок стабилизации рабочей тощей на бо ковой ве9ви резонансной кривой. Выход усилител  8 низкой частоты св зан с одним из входов синхронного детектора 12 Устройство также содержит переключатель 13, генератор 14 низкой частоты, измер емый конденсатор 15, эталонный конденсатор 16, регистрирующий индикатор 17, сумматор 18, второй вход которого соединен через делитель 19 напр жени  с источником 20 стабилизированного напр жени , а выход сумматора подключен к управл ющему входу эталонного конденсатора 16, подключенного к одному из входов переключател  13, со вторым входом которого соединен измер емый конденсатор 15. Выход переключател  13 сое динен с колебательным контуром 3, а его управл ющий вход подключен к выходу гене ратора 14 низкой частоты. Работа измерител  происходит следующим образом. , Генератор I высокой частоты через конденса тор 2 подпитьшает колебательный контур 3, параллельно которому включены поспедова14 тельно соединенные варикап 4 и конденсатор 5. Колебательный контур 3 настраивают так, что рабоча  точка находитс  на боковой ветви резонансной кривой. Напр жение колебательного контура 3, вьшр млениое амплитудным детектором 6, подают через узкополосный фильтр 7 на вход усилител  8 низкой частоты и через фильтр 9 низких частот на один из входов дифференциального усилител  10, на второй вход которого подают такое же по величине посто нное напр жение от источника 11 стабилизированного напр жени , выход усилител  10 подключен к месту соединени  варикапа 4 и конденсатора 5. При измененш параметров элементов колебательного контура 3 или изменении частоты генератора 1 рабоча  точка смесител  перемещаетс  вверх или вниз по резонансной кривой, вследствие чего измен етс  напр жение на выходе амплитудного детектора 6, которое подаетс  на дифференциальный усилитель 10, на выходе которого по вл етс  ситпал , вызывающий при ющение (увеличение или уменьщение) емкости варикапа 4, котора  возвратит рабочую точку в исходное положение и скомпенсирует дестабилизирующий фактор. С выхода усилител  8 низкой шстоты сигнал поступает на вход синхро1шого детектора 12, который управл етс  синхронно с переключателем 13 генератором 14 низкой частоты. При помощи переключател  13 происходит поочередное подключение к колебательному контуру 3 измер емого конденсатора 15 и управл емого эталонного конденсатора например варикапа 16. При неравенстве их емкостей высокочастотное напр жение колебательного контура 3 промодулировано низкой частотой , на выходе амплитудного детектора по вл етс  переменна  составл юща  низкой частоты, величина которой определ етс  разностью емкостей измер емого и управл емого конденсаторов 15 и 16. Переменна  составл юща  отгнала фильтруетс , усиливаетс  и поступает на синхронный детектор 12, на выходе которого по вл етс  посто нное напр жение, функционально св занное с разностью емкостей конденсаторов 15 и 16. Это напр жение поступает через регистрирующий индикатор 17 на один из входов сумматора 18, на второй вход которого подаетс  через делитель 19 напр жени  стабилизированное посто нное напр жение от источника 20, на выходе сумматора 18 по вл етс  напр жение, которое прикладьшае1с  к управл ющему входу переменного эталонного конденсатора. Это напр жение компенсирует разность емкостей между измер емым 15 и эталонным переменным конденсатором 16. Величина протекающего сигнала, через регистрирующий индикатор 17 функционально

св зана с приращением емкости измер емого конденсатора 15.

Использование в предлагаемом измерителе иовых элементов (ЦАП, второго блока управлени , ключей) дает возможтость уменьшать составл ющие погрешности, обусловленные вли нием нестабильности опорного напр жени  и характеристик цифрового преобразовани , кроме того вновь введенные элементы однотипны с элементами, вход щими в основной состав АЦП.

Claims (2)

1.Форент И, Емкостные датчики неэлектрических величин. М.-Л, Энерги  1966, с. 44-45, рис. 10.

2.Туричин А. М. Электрические измерени  неэлектрических величин. М.-Л, Энерги , 1966, с. 433-434, рис. 23-12 (прототип).

-о

13

«i«1S

tf

НИ

rz

f

Jb

Г

/7