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ÈÇÌÅÐÅÍÈß
ÓÑÎÂÅÐØÅÍÑÒÂÎÂÀÍÈÅ ÈÇÌÅÐÈÒÅËß
ÅÌÊÎÑÒÈ È ÈÍÄÓÊÒÈÂÍÎÑÒÈ
Â. ÈÂÀÍÎÂ, ã. Ðîñòîâ-íà-Äîíó
äóêòèâíîñòè åãî äâèæîê íàõîäèòñÿ â ëå-
âîì ïî ñõåìå ïîëîæåíèè, è âñå åãî ñî-
ïðîòèâëåíèå âõîäèò â R
è
= R1+ R2. Ïðè
çíà÷èòåëüíîì ñîïðîòèâëåíèè îáìîòêè
âåëè÷èíó ââåäåííîé (ïðàâîé) ÷àñòè R1
ñëåäóåò óìåíüøèòü òàê, ÷òîáû ñóììàðíàÿ
âåëè÷èíà R
è
= R
L
+ R1+ R2 ñîõðàíèëàñü íå-
èçìåííîé. Åñëè èìååòñÿ ïðåöèçèîííûé
ðåçèñòîð, îí ìîæåò áûòü ñíàáæåí ïðî-
ãðàäóèðîâàííîé øêàëîé. Â êîíñòðóêöèè
èñïîëüçîâàí îáû÷íûé ðåçèñòîð ÑÏ2-3á,
è ïîýòîìó äîáàâëåíû ãíåçäà XS4, XS5,
÷òîáû èçìåðÿòü âûâîäèìóþ ÷àñòü R1 îì-
ìåòðîì, èñïîëüçóåìûì äëÿ èçìåðåíèÿ
ñîïðîòèâëåíèÿ îáìîòêè.
Äëÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ ïðîâåðÿåìûõ ýëå-
ìåíòîâ ê èñòî÷íèêó ïèòàíèÿ ïðèìåíåí
êîìïëåìåíòàðíûé ýìèòòåðíûé ïîâòîðè-
òåëü íà òðàíçèñòîðàõ VT1, VT2, íà áàçû
êîòîðûõ ÷åðåç ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåí-
íûå ýëåìåíòû R5, C5 ïîäàþòñÿ èìïóëüñû
íàïðÿæåíèÿ, èìåþùèå ôîðìó ìåàíäðà.
Ïðîñòûå èçìåðèòåëè åìêîñòè è èí-
äóêòèâíîñòè, ïîäîáíûå îïèñàííûì â [1,
2], èìåþò íåâûñîêóþ òî÷íîñòü èçìåðå-
íèé. ×òîáû ïîíÿòü åå ïðè÷èíû, ðàññìîò-
ðèì ïðèíöèï èçìåðåíèé, êîòîðûé ïîÿñ-
íÿåò ðèñ. 1.
Ïðè èçìåðåíèè åìêîñòè (ðèñ. 1,à)
êîíäåíñàòîð Ñ
õ
îò èñòî÷íèêà íàïðÿæåíèÿ
U ïîëó÷àåò çàðÿä q = UC
x
è ïîñëå ïåðå-
êëþ÷åíèÿ ïîñðåäñòâîì ïåðåêëþ÷àòåëÿ S
ðàçðÿäíûé òîê ïðîòåêàåò ÷åðåç èçìåðè-
òåëüíûé ïðèáîð. Èçìåðåíèå èíäóêòèâíî-
ñòè (ðèñ. 1,á) òàêæå îñíîâàíî íà ðåãèñò-
ðàöèè ïðîòåêàþùåãî ÷åðåç èçìåðèòåëü-
íóþ öåïü òîêà ðàçðÿäêè. Åñëè ïðèíÿòü ïå-
ðåêëþ÷åíèå ìãíîâåííûì, òî çàðÿä îïðå-
äåëÿåòñÿ çäåñü îòíîøåíèåì ìàãíèòíîãî
ïîòîêà â èíäóêòèâíîñòè, ðàâíîãî IL
x
, ê
ñóììàðíîìó ñîïðîòèâëåíèþ öåïè íà ïî-
ñòîÿííîì òîêå R
è
+R
L
, ò. å. q = IL
x
/(R
è
+R
L
).
Ïðàêòè÷åñêè êîììóòàöèÿ îñóùåñòâëÿåò-
ñÿ ïåðèîäè÷åñêè ñ ÷àñòîòîé f ñ ïîìîùüþ
ýëåêòðîííûõ êîììóòàòîðîâ, à èçìåðè-
òåëüíûé ïðèáîð ðåãèñòðèðóåò ïîñòîÿí-
íóþ ñîñòàâëÿþùóþ òîêà I
è
= qf.
Ïåðâàÿ ïðè÷èíà îøèáîê èçìåðåíèé â
îïèñàííûõ óñòðîéñòâàõ ñâÿçàíà ñ íåäî-
ñòàòî÷íîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ìèêðîàì-
ïåðìåòðà, èçìåðÿþùåãî òîê I
è
. Èç-çà ýòî-
ãî ÷àñòîòó ïåðåêëþ÷åíèé f ïðèõîäèòñÿ âû-
áèðàòü âûñîêîé, è êîíäåíñàòîð Ñ
õ
ïîñëå
åãî îòêëþ÷åíèÿ îò èçìåðèòåëüíîé öåïè
åùå ñîõðàíÿåò çàìåòíóþ ÷àñòü íà÷àëüíî-
ãî çàðÿäà q, ÷òî íåñêîëüêî óìåíüøàåò ðå-
àëüíî èçìåðÿåìûé òîê I
è
. Ýòî óìåíüøåíèå
çàâèñèò îò åìêîñòè êîíäåíñàòîðà: ÷åì îíà
ìåíüøå, òåì ïîëíåå ðàçðÿäêà êîíäåíñà-
òîðà. Ïîýòîìó øêàëà èçìåðèòåëüíîãî
ïðèáîðà äîëæíà áûòü íåëèíåéíîé, à èñ-
ïîëüçîâàíèå ñîáñòâåííîé ëèíåéíîé øêà-
ëû ìèêðîàìïåðìåòðà ìîæåò ïðèâåñòè ê
îøèáêå â íåñêîëüêî ïðîöåíòîâ.
 ñëó÷àå èçìåðåíèÿ èíäóêòèâíîñòè,
êðîìå îøèáêè èç-çà âûñîêîé ÷àñòîòû ïå-
ðåêëþ÷åíèé è ñâÿçàííîé ñ ýòèì íåëèíåé-
íîñòè, äîïîëíèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü âîç-
íèêàåò äëÿ êàòóøåê ñ çàìåòíûì ñîïðî-
òèâëåíèåì îáìîòêè R
L
. Åñëè, íàïðèìåð,
êàëèáðîâàòü ïðèáîð ïî ýòàëîííîé èíäóê-
òèâíîñòè ñ ñîáñòâåííûì ñîïðîòèâëåíè-
åì R
L
, ìíîãî ìåíüøèì R
è
, à çàòåì èçìå-
ðèòü èíäóêòèâíîñòü êàòóøêè ñ ñîïðîòèâ-
ëåíèåì R
L
, ñîèçìåðèìûì ñ R
è
, òî ïîêàçà-
íèÿ áóäóò çàíèæåíû â (R
è
+R
L
)/R
è
ðàç. Ó÷è-
òûâàòü àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå èíîãäà
íåîáõîäèìî è ïðè êàëèáðîâêå ïî ýòàëîí-
íûì äðîññåëÿì, òàê êàê, íàïðèìåð, äðîñ-
ñåëü ÄÌ-0,1 ñ èíäóêòèâíîñòüþ 500 ìêÃí
èìååò R
L
= 10 Îì.
Äëÿ óñòðàíåíèÿ îòìå÷åííûõ èñòî÷íè-
êîâ ïîãðåøíîñòè èçìåðèòåëüíàÿ ÷àñòü
óñòðîéñòâà èç [2] áûëà èçìåíåíà (ðèñ. 2).
Áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ ÎÓ DA1 ÷óâñòâè-
òåëüíîñòü èçìåðèòåëÿ óâåëè÷åíà ïî òîêó
â 10 ðàç, âî ñòîëüêî æå ðàç ñíèæåíà ÷àñ-
òîòà êîììóòàöèè íà ñîîòâåòñòâóþùèõ
ïðåäåëàõ. Â ðåçóëüòàòå íåëèíåéíîñòü
øêàëû ñòàëà ìåíåå 1%.
Ðèñ. 2
Âåðõíèå ïðåäåëû èçìåðåíèÿ åìêîñ-
òè è èíäóêòèâíîñòè ïðè ÷àñòîòå êîììóòà-
öèè 1 ÌÃö ñ ìèêðîàìïåðìåòðîì Ì24 íà
100 ìêÀ ñîñòàâëÿþò ñîîòâåòñòâåííî 10
ïÔ è 1 ìêÃí. Óìåíüøåíèå åìêîñòè ìîíòà-
æà äîñòèãíóòî çà ñ÷åò ââåäåíèÿ äîïîëíè-
òåëüíîãî òðåòüåãî çàæèìà äëÿ èçìåðÿå-
ìûõ êàòóøåê è êîíäåíñàòîðîâ è èñêëþ÷å-
íèÿ ïåðåêëþ÷àòåëÿ LC. Êðîìå òîãî,
êîììóòèðóþùèå äèîäû VD1VD3 ïðèïà-
ÿíû îäíèì èç âûâîäîâ íåïîñðåäñòâåííî
ê çàæèìàì. Â ðåçóëüòàòå ïðè ñâîáîäíûõ
çàæèìàõ åìêîñòü ìîíòàæà, î êîòîðîé
ìîæíî ñóäèòü ïî îòêëîíåíèþ ñòðåëêè îò
íóëÿ, ñîñòàâëÿåò ìåíåå 1 ïÔ.
×àñòîòà êîììóòàöèè íà ïðåäåëàõ
10 ìêÔ è 1 Ãí î÷åíü íèçêàÿ è ñîñòàâëÿ-
åò 1 Ãö.  ýòîì ñëó÷àå èíåðöèÿ ìèêðîàì-
ïåðìåòðà íåäîñòàòî÷íà äëÿ ñãëàæèâàíèÿ
êîëåáàíèé ñòðåëêè, è ïîýòîìó åìêîñòü
êîíäåíñàòîðà Ñ2 âûáðàíà ðàâíîé 4700
ìêÔ. Ïðè èçìåðåíèè íà ýòîé ÷àñòîòå
âðåìÿ óñòàíîâëåíèÿ ñòðåëêè óâåëè÷èâà-
åòñÿ äî äåñÿòêîâ ñåêóíä. Íà îñòàëüíûõ
ïðåäåëàõ ñ áîëåå âûñîêîé ÷àñòîòîé ïå-
ðåêëþ÷åíèÿ äîñòàòî÷íî åìêîñòè îêîëî
470 ìêÔ, è òîãäà âðåìÿ èçìåðåíèé ñî-
ñòàâëÿåò ñåêóíäû. Íà ïåðåêëþ÷àòåëå
ïðåäåëîâ èçìåðåíèé öåëåñîîáðàçíî äî-
áàâèòü êîíòàêòíóþ ãðóïïó, âêëþ÷àþùóþ
ïîëíóþ åìêîñòü Ñ2 òîëüêî íà ýòîì ïî-
ñëåäíåì ïðåäåëå.
Äëÿ óñòðàíåíèÿ îøèáêè ïðè èçìåðå-
íèè èíäóêòèâíîñòè èç-çà îìè÷åñêîãî ñî-
ïðîòèâëåíèÿ åå îáìîòêè â èçìåðèòåëü-
íóþ öåïü äîáàâëåí ïåðåìåííûé ðåçèñ-
òîð R1. Ïðè ìàëîì (äîëè îìà) ñîïðîòèâ-
ëåíèè îáìîòêè ïðîâåðÿåìîé êàòóøêè èí-
Íåîáõîäèìàÿ ÷àñòîòà ïåðåêëþ÷åíèÿ
çàäàåòñÿ ãåíåðàòîðîì íà êâàðöåâîì ðå-
çîíàòîðå è ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ äåñÿ-
òè÷íûõ ñ÷åò÷èêîâ-äåëèòåëåé, âûïîëíåí-
íûõ íà ìèêðîñõåìàõ ñåðèè Ê176 èëè
Ê561. Ýòà ÷àñòü ñõåìû íè÷åì íå îòëè÷à-
ëàñü îò ïðèâåäåííîé â [2] è ïîýòîìó
çäåñü îïóùåíà.
×òîáû êîëåáàíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïèòà-
íèÿ íå âíîñèëè äîïîëíèòåëüíóþ ïîãðåø-
íîñòü â èçìåðåíèÿ, íàïðÿæåíèå +9 Â íà
ýòó ÷àñòü ñõåìû è íà êîììóòàòîð ïîäàíî
îò ñòàáèëèçàòîðà. Ïèòàíèå ÎÓ DA1 äîïó-
ñêàåòñÿ îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ñ íåñòàáè-
ëèçèðîâàííûìè íàïðÿæåíèÿìè ±12 Â;
äëÿ óñòðàíåíèÿ ïîìåõ ñî ñòîðîíû ôîð-
ìèðîâàòåëÿ èìïóëüñîâ â öåïè ïèòàíèÿ
äîáàâëåíû êîíäåíñàòîðû Ñ3, Ñ4, ïîìå-
ùåííûå âáëèçè ýòîé ìèêðîñõåìû.
Íàëàæèâàíèå èçìåðèòåëÿ ñâîäèòñÿ ê
óñòàíîâêå íóëÿ èçìåðèòåëüíîãî ïðèáîðà
ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðà R4 íà îäíîì èç íà-
èáîëüøèõ ïðåäåëîâ (1 ìêÔ èëè 0,1
ìêÔ), êàëèáðîâêå ïî ýòàëîííîìó êîí-
äåíñàòîðó ñ ïîäñòðîéêîé ðåçèñòîðîì R3,
à çàòåì ïî ýòàëîííîé èíäóêòèâíîñòè ñ
ïîäñòðîéêîé R2 (ïðè ýòîì äâèæêîì ðåçè-
ñòîðà R1 óñòàíàâëèâàþò åãî ñîïðîòèâëå-
íèå ìåæäó XS4 è XS5, ðàâíîå ñîïðîòèâëå-
íèþ îáìîòêè êàòóøêè). Ïîäñòðîå÷íûå ðå-
çèñòîðû R2, R3 æåëàòåëüíî èìåòü ìíîãî-
îáîðîòíûìè (ÑÏ5-2, ÑÏ5-22 è ò. ï.).
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1.
Ñòåïàíîâ À.
Ïðîñòîé LC-ìåòð. Ðà-
äèî, 1982, ¹ 3, ñ. 47, 48.
2.
Òåðåíòüåâ Å.
Èçìåðèòåëü åìêîñòè è èí-
äóêòèâíîñòè. Ðàäèî, 1995, ¹ 4, ñ. 37.
Ðèñ. 1
33
ÐÀÄÈÎ ¹ 6, 1998
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