Входное устройство электрометра

Входное устройство электрометра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскня

Соцмалистмческик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<1>868589 (61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 04.0180 (21) 2865611/18-21 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет—

Опубликовано 300981.6изллетеиь ЙЯ 36

Дата опубликования описания 300981 (51)М. Кл з

G 01 R 1/00

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (53) УДК621 ° 317 ° 7л

° 084/085 (088.8) В.В. Райков и К.С. Щуклин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМЕТРА

Изобретение относится к измерению малых постоянных токов и напряжений постоянного тока от источников с большим внутренним сопротивлением н предназначено для использования в электрометрах предельной чувствительности °

Известны входные устройства электрометров, содержащие динамический .конденсатор, входной изолятор, входной электрод с охранным кольцом, электромагниты с толкателем и контактную систему (1).

Однако такие устройства позволяют достичь чувствительности по току на уровне 10 -10 А, что уже не отвечает возросшим требованиям к современной измерительной технике.

Кроме того, указанные устройства по своей конструкции характеризуются значительной трудоемкостью при изготовлении и выполнении работ по настройке и регулировке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . входное устройство электрометра, содержащее цилиндрический каркас с расположенным внутри него динамическим конденсатором, входным-изолятором и входным электродом с охранным 30 кольцом, электромагниты с толкателямн и контакты (2).

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности контактной системы, значительный уровень внутренних шумов, ограничивающих чувствительность как по току, так и напряжению, и сложность регулировки растворов контактов.

Данное устройство может быть использовано в качестве измерителей сил малого тока, в которых для количественной оценки измеряемого тока используется только метод падения напряжения на известном измерительном резисторе.. Для этой цели в нем используются резисторы различного номинального значения по сопротивлению, жестко закрепленные в продольных пазах, выполненных по наружной поверхности каркаса. В зависимости от требуемого диапазона измерения необходимый резистор подключается в цепь измерения с помощью контактной пары, образованной жесткими выводами резистора и входного электрода.

Контактная пара заьыкается при подаче напряжения на электромагниты, жестко закрепленные в продольных ци

8б8589 линдрических пазах, выполненных на указанные входные устройства, что наружной поверхности каркаса. Та- снижает чувствительность устройства. кое выполнение самой контактной си- Цель изобретения — расширение стемы входного устройства электро-. функциональных возможностей входно/ метра обладает рядом недостатков. го устрэйства электрометра и упро(Во-первых, контактная система щение технологического процесса реустройства по исполнению конструк- гулировки. сии является рассредоточенной, т.е. Поставленная цель достигается тем, контакты, образующие контактную пару» что во входном устройстве электромет-. расположены на различных элементах ра, содержащем цилиндрический каркас конструкЦии УстРойства: оДин íà Ðå- р с расположенным внутри него динамиэисторе, а второй на входном электро ческим конденсатором, входным изоляде. Такое выполнение конструкции тором и входным электродом с охранконтактной системы не позволяет выпол ным кольцом, электромагниты с толканить установку необходимого раствора. телями и контакты, цилиндрический контактов, который обеспечивал бы каркас выполнен сборным и содержит надежное замыкание контактов в про- » минимум два диска, разъемно соедицессе эксплуатации устройства. Нуж- ненных по меньшему диаметру и установный раствор контактов устанавлива- ленных с воэможностью фиксации отется только после окончательной сбор- носительио друг друга, первый диск ки устройства либо путем опускания выполнен с отверстиями, геометричесили поднятия резистора с жестко за- 2g кие оси которых параллельны, а конкрепленным контактом, что, в свою такты с заранее установленным раочередь, вызывает необходимость из- створом, жестко закреплены в упомяменения установки по высоте электро- нутых отверстиях первого диска со магнитов, либо путем подгибки кон- стороны толкателей электромагнитов, тактов. Поскольку входное устройство з» при этом входной изолятор с входным электрометра относится к разряду электродом и охранным кольцом устапрецизионных устройств, требующих новлены в центре первого диска, а наличия высокой степени чистоты электромагниты с толкателями — во внутри рабочего объема, то дополни- втором диске. тельная механическая регулировка З0 Кроме того, все металлические поконтактной системы. может служить» верхности деталей и сборочных едикак это часто случается на практике, ниц, входящих в конструкцию, приведепричиной загрязнения входных ус- ни к идентичной поверхности путем тройств (ворсинки и другие инород- гальванического покрытия, в качестве ные телаj . Одновременно выполнение З которого использован, например, нитакой регулировки требует высокой кель. квалификации исполнителя и наклады- На чертеже показано предлагаемое вает жесткие требования на техноло- устройство. гический процесс сборки устройства Устройство состоит из корпуса 1, и на чистоту инструментов, применя" каркаса 2, одновременно выполняющего . емых при выполнении самого технологи- СО роль экрана для динамического конческого процесса сборки и Регулировки. денсатора 3 с конденсатором 4 и неВо-вторых, входное устройство сущей конструкции, на которой закобеспечивает измерение малых сиЛ по- репляется диск 5 с электромагнитами стоянного тока только методом паде- б и толкателями 7. В верхней части ния напряжения на высокоомном Резй- у» каркаса 2 устанавливается второй сторе. Реализацию же второго, более дичк 8 с закрепленными в изоляторах чувствительного и точного метода 9 контактами 10. Диск З.механически измерения малых сил постоянного то- жестко связан с диском 5 с помощью ка - метода интегрирования с помощью винтов 11. В центре диска 8 установвысококачественного высокоомного »0 лены охранное кольцо 12 с выводом, конденсатора — входное устройство входной изолятор 13, в котором жестобеспечить не может. Невозможность ко закреплен входной электрод 14. реализации указамного метода заключа- На нижнем конце электрода 14 установется в том, что существующая комбина- лен неподвижный контакт 15, на котоция контактов в контактной системе Ром установлен разделительный резивходного устройства не позволяет вы- стор 16. Один конец разделительного полнить коммутацию, необходимую для резистора 1б имеет гальваническую реализации второго метода измерения связь с неподвижным контактом 15„ а малых сил постоянного тока, даже второй конец заканчивается упругим если в конструкцию входного Устрой» . элементом - контактом 17. Динамичесства ввести высокоомный конденсатор. 60 кий конденсатор 3 со своей нижней

Кроме того, недостатком известно» частью закрепляется с помощью накго входного устройства, является на- ладной гайки 18. Для подключения личие собственных, аддитивных помех, входнОго устройства используются которые ограничивают предельные воз стеклянные изоляторы 19 с выводами, можности электродов, использующих - 6» закрепленные в основании каркаса 2, 868589 гический метод приведения всех металлических поверхностей узлов н деталей, входящих в конструкцию предлагаемого входного устройства,к .одной идентичной, позволяет значительно уменьшить уровень собственных аддитивных помех конструкции. Все это в совокупности позволяет создать входное устройство электрометра, обладающего высокими выходными характеристинами: уровень тока, генерируемого изоляторами, равен 4 10 " А от пика до пика, уровень шума по напряжению равен 10 В от пика до пика, количество d -âûáðîñoâ, обусловленных радиоактивной загрязненностью конструкции, составляет не более двух в течение часа непрерывной работы. Наличие такого входного устройства позволяет создать первый отечественный цифровой микровольтметр-электрометр, обладающий чувствительностью по току, превышающей в настоящее. время все известные отечественные и зарубежные приборы аналогичного класса.

Формула изобретения

1. Входное устройство электрОметра, содержащее цилиндрический каркас с расположенным внутри него динамическим конденсатором, входным иэолятором и входным электродом с охранным кольцом, электромагниты с толкателями и контакты,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения технологического процесса регулировки, цилиндрический каркас выполнен сборным и содержит минимум два диска, разъемно соединенных по меньшему диаметру и установленных с возможностью фиксации относительно друг друга, первый диск выполнен с отверстиями, геометрические оси которых параллельны, а контакты, с заранее установленным раствором, жестко закреплены в упомянутых отверстиях первого диска со стороны толкателей электромагнитов, при этом входной изолятор со входным электродом и охранным кольцом установлены в центре первого диска, а электромагниты с толкателями - во втором диске.

2. Входное устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. с целью повыпения чувствительности, все металлические поверхности деталей и сборочных единиц, входящих в конструкцию, приведены к идентичной металлической поверхности путем гальванического покрытия, в качестве которого использован, например, никель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Илюкович A.È..Òåõêèêà электрометрии. М., Энергия, 1976,с.34.

2. авторское свидетельство СССР

9 614386, кл. G 01 R 1/00, 14.03.78, (прототип) .

Подключение динамического конденсатора 3 осуществляется с помощью выводов 20 °

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал подается на

5 входной электрод 14. При подаче питания на обмотки электромагнитов 6 последние возбуждаются и притягивают толкатели 7 к своим якорям, В результате этого происходит замыкание определенных контактов и измеряемый сигнал подается на пластины динамического конденсатора 3. Прн условии, что динамический:конденсатор возбужден и заряд на пластинах динамического конденсатора за период колебаний пластин остается постоянным, то осуществляется модуляция сигнала, зарядившего емкость, образованную пластинами динамического конденсатора.

Переменное напряжение, снимаемое с 20 динамического конденсатора, через разделительные емкости подается на вход буферного каскада {не показано).

В зависимости от вида и рода измеряемого сигналов коммутационная система обеспечивает функционирование входного устройства в следующих режимах.

В режиме измерения постоянного тока осуществляется замыкание определенных контактов, в результате чего: ко входному электроду 14 подключается конденсатор 4, емкость которого заряжается измеряемым током, подвижные пластины динамического конденсатора 3 и охранное кольцо 12 соединяются с корпусом 1. Переход с одного предела измерения на другой осуществляется путем изменения коэффициента деления делителя (не показан) за счет замыкания контактов s определенной последовательности. 40

В режиме измерения напряжения подвижные пластины динамического конденсатора 3 и охранное кольцо 12 отключаются от диска 8 и через определенные контакты подключаются к де- 45 лителю. Переход к нужному диапазону измерения осуществляется так же, как и в первом случае.

Все металлические поверхности деталей и сборочных единиц, входящих в конструкцию, приведены к идентичной металлической поверхности путем гальванического покрытия, в качестве которого использован, например, никель.

Таким образом, предлагаемое конструктивное исполнение устройства

;позволяет реализовать метод измерения малых сил тока и малых напряже-ний от высокоомных источников сигнала, основанный иа интегрировании иэ-. 40 меряемого сигнала на известной ем,кости, который в настоящее время является наиболее чувствительным и точным методом измерения в технике !

:электрометрии. Кроме того, техноло-. 65

868589

Составитель Т. Сердобольская

Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Безродная

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8315/63

Филиал ППП Патент „ г. Ужгород, ул. Проектная, 4