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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.

Â 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. Â 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

ÐÀÄÈÎ ¹ 6, 1998

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