Электрометрический динамический конденсатор

Электрометрический динамический конденсатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в электрометрических приборах для измерения, например, постоянных электрических полей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Перемещение упругого элемента 4 и подвижной пластины 5 происходит при возбуждении в сердечнике 3 перемен/ ного магнитного поля. Помеха в виде наводки электрического поля со стороны катушки возбуждения 2 накладывается на постоянную разность потенциалов пластин 5 и 6. При этом общий потенциал на пластинах 5 и 6 будет иметь переменную составляющую ухудшающую точность преобразования. При измерениях разность потенциалов компенсируют до тех пор, пока заряд не станет равным нулю. При этом измеряемая pasHoctb потенциалов равна компенсируемой. Величина погрешности может быть уменьшена до нуля при условии , что sintf+ cos(, где q - разность между фазами колебаний пластиНы 5 и помехи, определяемая соотношением индуктивного и активного сопротивления катушки 2. Положительный эффект достигается при отклонении q от 45° в пределах tio, т.е. соотношение между индуктивным и активным сопротивлением катушки 2 должно находиться в пределах 0,61-0,96. 1 ил. iS (Л э со 35

СОЮЗ СО8ЕТО.(ИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (У!1 y G 01 R 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2) ) 3425342/24-21 (22) 15.04.82 (46) 15.05.86,Бюл. - 18 (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (?2) А.Л.Жарин и В.А.Генкин, (53) 621.317.7(088,8) (56) .Илюкович А.М. Техника электрометрии. M.;Çíåðãèÿ, 1976, с.168, рис.9-5.

Калинчук Б.А., Пичугин О.А. Модуляторы малых сигналов. Л.:Энергия, 1980, с.125,. рис.2-34, (54) ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ

КОНДЕНСАТОР (57) Изобретение может быть использовано в электрометрических приборах для измерения, например, постоянных электрических полей. Цель изобретения — повышение точности измерения.

Перемещение упругого элемента 4 и подвижной пластины 5 происходит при возбуждении в сердечнике 3 переменного магнитного поля. Помеха в виде наводки электрического поля со стороны катушки возбуждения 2 накладывается на постоянную разность потенциалов пластин 5 и 6. При этом общий потенциал на пластинах 5 и 6 будет иметь переменную составляющую ухудшающую точность преобразования.

При измерениях разность потенциалов компенсируют до тех пор, пока заряд не станет равным нулю. При этом измеряемая разность потенциалов равна компенсируемой, Величина погрешности может быть уменьшена до нуля при условии, что sin q + cos

1 ил.

1231467

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в электрометрических приборах для измерения, например, постоянных электрических полей. 5

Цель изобретения — повышение точности путем оптимизации соотношений фазы наводки электрического поля от катушки возбуждения с.фазой механических колебаний. 10

На чертеже приведена схема электрометрического динамического конденсатора.

Электрометрический динамический конденсатор содержит корпус 1, разме- 15 щенные в нем обмотку возбуждения 2 с сердечником 3, упругий элемент 4 с подвижной пластиной 5 и неподвижную пластину 6, Последняя расположена параллельно подвижной пластине 5, а ка- 20 тушка возбуждения 2 с сердечником 3 расположена с обратной стороны относительно упругого элемента 4 с подвижной пластиной 5.

Злектрометрический динамический 25 конденсатор работает следующим образом. Между пластинами 5 и 6 прикладывается измеряемая постоянная разность потенциалов, после чего на катушку 30 возбуждения 2 подается переменное напряжение. В сердечника 3 возбуждается переменное магнитное поле, которое обуславливает перемещение упругого элемента 4 и подвижной пластины 5, вследствие чего изменяется расстояние между подвижной 5 и неподвижной 6 пластинами. Емкость между упомянутыMH пластинами также изменяется, что приводит к преобразованию постоянно- 40 го потенциала в пропорциональный ему переменный ток, протекающий через электрометрический динамический конденсатор.

На постоянную разность потенциалов,45 приложенную к пластинам 5 и 6, накладывается помеха в виде наводки электрического поля со стороны катушки возбуждения 2. Общий потенциал на

I пластинах динамического конденсатора имеет переменную составляющую, ухудшающую точность преобразования

E(t)=Е -Е соя(cat+cp), (1) где Š— измеряемая постоянная разо ность потенциалов;

Еы — амнлитуда помехи;

Π— частота напряжения возбуждения, разность между фазами колебаний пластины 5 и помехи.

Используя метод комплексно гармонического анализа, определим погрешность преобразования путем анализа изменения заряда динамического конденсатора.

Комплексная амплитуда -й гармоники заряда (=О, 1,2 ° ..) ц,-,л-, (1

+ 1 Rí

С

Комплексное иэображение величины, обратной C(t) будет

1 ) m 4+4 +

С Со Со (3) В соотношения (2) и (3) Rö — сопротивление переменному току, C начальная емкость динамического конденсатора, m — относительное изменение расстояния между пластинами 5 и 6, j — мнимая единица.

Комплексное изображение E(t) будет

2Е, при > =0

Е„= -jEäР при = О (4) .

"Ь

О при 1 0 РФ 1.

Подставляя (3) и (4) в (2), полу2Е,С„

2, (5) л где, — число, комплексно-сопряженное для (, C. ""1 + - (q + 0 ) Qg= (6) 1 + jcJCО Rí

Второй гармоникой заряда (4 =2) можно пренебречь, тогда комплексное изображение заряда динамического конденсатора равно

4(1+Я Р.„С,) СоЕо °

2 (1+а R С,, )+ m (7) н Со

При электрометрических измерениях с помощью динамического конденсатора разность потенциалов на его обкладках компенсируют до тех пор, пока заряц не станет равным нулю, При этом измеряемая разность потенциалов равна компенсирующей.

Из выражения (7) определим условие равенства нулю заряда Q, 2(1+я Р„С )С,.Е, =шЕ(С (sill(p+cos(f) (8) 1231467 откуда

Е шЕ СО(з1пЦ + созе) о 2(1 +сд С Р. ) Составитель А.Пучковский

Редактор А.Гулько Техред Л.Олейник Корректор А.Тяско

Заказ 2561/50 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул,Проектная,4

I где Š— величина погрешности, вносио. мая действием периодической с частотой Я помехи.

Величина погрешности может быть уменьшена до нуля при условии

sin q + cosg = О. (1О)

Разность фаз Q определяется сдвигом фаз между током возбуждения катушки 2 и напряжением на ней. т.е. соотношением между ее индуктивным и активным сопротивлением. Для выпол/ 15 нения. равенства (10) необходимо, чтобы

tg(f= - I, Знак "-" показывает, что ток в катушке возбуждения 2 отстает от напря20 жения. Следовательно

= 45 = О 78 ду.L u n

К,) 4

Положительный эффект достигается о при отклонении q от 45 в пределах о 25

+10, поэтому соотношение между индуктивным и активным сопротивлением должно находиться в пределах 0,610,96.

Таким образом, выполнение катушки возбуждения с указанным отношением ее индуктивного сопротивления к активному обеспечивает повышение точности электрометрического динамического конденсатора.

Формула изобретения

Электрометрический динамический конденсатор, содержащий корпус, внутри которого укреплен упругий элемент с подвижной пластиной, с одной стороны упругого элемента расположена катушка возбуждения с сердечником, а с другой стороны — неподвижная пластина, параллельная подвижной пластине, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с цепью повышения точности, катушка возбуждения выполнена с отношением индуктивного сопротивления к активному, равным 0 61 0,96.