Эталон напряжения

Эталон напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭТАЛОН НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулируемый источник питания, выход которого подключен к входу блока управления, включающего эталонный конденсатор с управляемой емкостью, а выход блока управления соединен с управляемым входом регулируемого источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания и определения значения напряжения, в блок управления введены измерительный СВЧ генератор с целью обратной связи, преобразователь частота - напряжение , перестраиваемый СВЧ генератор , фазовый детектор и усилитель, а эталонный конденсатор с управляемой емкостью образован цилиндрическими поверхностями цилиндрического сверхпроводящего резонатора, сверхпроводящего стакана, внутри которого размещен короткозамкнутый сверхпроводящий соленоид, и сверхпроводящим цилиндром, жестко соединенным с каркасом сверхпроводящего соленоида и цилиндрическим сверхпроводящим резонатором, причем выход усилителя соединен с выходом блока управления , а вход подключен к выходу фазового детектора, один из входов которого соединен с перестраиваемым СВЧ генератором, а другой вход - с (Л выходом измерительного СВЧ генератора , вход которого подключен к преобразователю частота - напряжение, а в цепь обратной связи включен упомянутый цилиндрический сверхпроводящий резонатор, нижняя торцовая Стенка которого образована дном сверхпроводящего стакана, при этом эталонный конденсатор с управляемой 00 емкость о подключен к входу блока упte равления , fO 4 ас СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (29) (П>

3(52) G 05 F 1 00

1 ( (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 285077 4/ 24-0 7 (22) 12,12.79 (46) 07,05.84. Вюл. 9 17 (72) В.A.×àðêèí и Ф.Ф.Иенде (71) Физико-технический институт низких температур АН УССР (53) 6 21 . 316,722.1 (088. 8) (56) 1. Галахова О.П. Государственный первичный эталон единицы элект-. родвижущей силы — волота. Измерительная техника, 1971, М 12, с.1215.

2. R.Kaarls. Primary standards—

"Ingeniear" 1972, 84 Р 40, Е70-Е71. (54) (57) ЭТАЛОН НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулируемый источник питания, выход которого подключен к входу блока управления, включающего эталонный конденсатор с управляемой емкостью, а выход блока управления соединен с управляемым входом регулируемого источника питания, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыщения точности поддержания и определения значения напряжения, в блок управления введены измерительный СВЧ генератор с целью обратной связи, преобразователь частота — напряжение, перестраиваемый СВЧ гене— ратор, фазовый детектор и усилитель, а эталонный конденсатор с управляемой емкостью образован цилиндрическими поверхностями цилиндрического сверхпроводящего резонатора, сверхпроводящего стакана, внутри которого размещен короткозамкнутый сверхпроводящий соленоид, и сверхпроводящим цилиндром, жестко соединенным с каркасом сверхпроводящего соленоида и цилиндрическим сверхпроводящим резонатором, причем выход усилителя соединен с выходом блока управления, а вход подключен к выходу фазового детектора, один из входов которого соединен с перестраиваеьым Я

СВЧ генератором, а другой вход — с выходом измерительного СВЧ генератора, вход которого подключен к преобразователю частота — напряжение, С а в цепь обратной связи включен упомянутый цилиндрический сверхпрэводящий резонатор, нижняя торцовая стенка которого образована дном сверхпроводящего стакана, при этом эталонный конденсатор с управляемой .емкостью подключен к входу блока управления.

869485

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в метрологии и измерительной технике в качестве эталона напряжения и высокоточного измерителя напряжения.

Известны эталоны напряжения (1,2).

Первый из известных эталонов напряжения (1) содержит группу переменного состава из 20 насыщенных нормальных элементов и компаратор для сравнения нормальных элементов. 10

Абсолютный вольт определяется при помощи эталона амператоковых весов и эталона ома — эталонной катушки сопротивления. Только совокупность всех этих элементов воспроизводит )5 эталон напряжения.

Такое устройство имеет недостаточную точность воспроизведения единицы вольта, обусловпенную нестабильностью электродвижущей силы нормальных элементов.

Второй эталон напряжения f2), являющийся наиболее близким техническим решением к изобретению, содержит регулируемый источник питания, выход которого подключен к входу блока управления, включающего эталонный конденсатор с управляемой емкостью, а выход блока управления соединен с управляемым входом регулируемого источника питания.

Недостатком этого устройства является низкая точность поддержания и определения значения напряжения.

Целью изобретения является повышение точности поддержания и определения значения напряжения.

Цель достигается тем, что в эталоне напряжения в блок управления введены измерительный СВЧ генератор с 40 цепью обратной связи, преобразователь частота — напряжение, перестраиваемый СВЧ генератор, фазовый детектор и усилитель, а эталонный конденсатор с управляемой емкостью образован ци- 45 линдрическими поверхностями цилиндрического сверхпроводящего резонатора, сверхпроводящего стакана, внутри которого размещен короткозамкнутый сверхпроводящий соленоид, и сверхпро- 50 водящим цилиндром, жестко соединенным с каркасом сверхпроводящего соленоида и цилиндрическим сверхпроводящим резонатором, причем выход усилителя соединен с выходом блока уггравления.

55 а вход подключен к выходу фазового детектора, один из входов которого соединен с перестраиваеьым СВЧ генератором, а другой вход - с выходом измерительного СВЧ генератора, вход которого подключен к преобразователю. 60 частота - напряжение, а в цепь обратной связи включен упомянутый цилиндрический сверхпроводящий резонатор, нижняя торцовая стенка которого образована дном сверхпроводящего стака- g5 на, при этом эталонный конденсатор с управляемой емкостью подключен к входу блока управления.

На чертеже изображена блок-схема устройства, Эталон напряжения содержит измерительный СВЧ генератор 1, в цепь обратной связи которого включен цилиндрический сверхпроводящий резонатор 2 с нижней торцовой стенкой 3, образованной дном сверхпроводящего стакана 4, К одному из выходов измерительного СВЧ генератора 1 подключен преобразователь частота — напряжение

5. Другой выход измерительного СВЧ генератора 1 и выход перестраиваемого СВЧ генератора б соединен с входом фазового детектора 7, выход кото,рого через усилитель 8 соединен с входными клеммами 9 регулируемого источника питания 10. К выходным клеммам 11 регулируемого источника питания 10 подключен э талонный конденсатор с управляемой емкостью и с емкостным токосъемом. Эталонный конденсатор образован цилиндрическими поверхностями сверхпроводящего резонатора 2, сверхпроводящего стакана 4 и сверхпроводящим цилиндром 12, Сверх проводящий цилиндр 12 жестко соединен посредством цилиндрической диэлектрической стойки 13 с каркасом сверхпроводящего коротказамкнутого соленоида 14 и сверхпроводящим резонатором 2 (механическая связь между резонатором 2 и цилиндром 12 не показана), С верх проводящий стак ан 4 удерживается в подвешенном состоянии ста бильным магнитным полем сверхпроводящего короткозамкнутого соленоида

14, размещенного внутри упомянутого сверхпроводяшего стакана 4. Емкостный ток осъем эталонного конденсатора образован цилиндрической поверхностью сверхпроводящего стакана 4 и сверхпроводящим цилиндром 12. Сверхпроводящий цилиндрический резонатор

2, сверхпроводящий стакан 4, сверхпроводящггй цилиндр 12, соленоид 14, стойка 13 помещены в вакуумированный экран, помещенный в гелиевую ванну (на чертеже не показаны) .

Устройство работает следующим образом.

На сверхпроводящий стакан 4 действуют три силы: сила тяжести, подьемная сила короткозамкнутого сверхпроводящего соленоида 14 и сила взаимодействия между пластинами эталонного конденсатора с емкостным токосъемом. Поскольку сила тяжести и подъемная сила соленоида 14 постоянны, то при любых изменениях напряжения регулируемого источника питания 10 изменяется положение торцовой стенки 3 сверхпроводящего резонатора 2, co6—

869485

Составитель С.Чернышева

Редактор О,Юркова Техред A.Áàáèíåö Корректор И,Эрдейи

Заказ 3869/1 Тираж 842 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ственная частота которого при этом изменяется.

Частота измерительного СВЧ генератора 1 однозначно связана с положением торцовой стенки 3 сверхпроводящего цилиндрического резонатора 2.

На выходе фазового детектора 7 появляется сигнал ошибки, который через усилитель 8 подается на входные клеммы 9 регулируемого источника питания

10. Напряжение регулируемого источ- 10 ника питания 10, приложенное через выходные клеммы ll к эталонному конденсатору с емкостным токосъемом, изменяется до тех пор, пока сверхпроводящий стакан 4 не займет перво- 5 начального положения. Для изменения напряжения регулируемого источника питания 10 достаточно изменить час- > тоту перестраиваемого СВЧ генератора

6, Измерение напряжения регулируемого источника питания 10, приложенного к эталонному конденсатору, производится при помощи преобразователя частота — напряжение 5, подключенного к одному из выходов измерительного

СВЧ генератора 1 и измеряющего его частоту.

Наиболее точно из всех физических величин в настоящее время может быть измерена частота, Поэтому предлагаемая конструкция эталона напряжения позволяет повысить точность определения и поддержания значения напряжения.