лать конденсаторы Сь Cz измерительного 9 и опорного 10 генераторов логарифмическими (см. рис. 3-4, б) и спарить их, то, как показали Малев В. А., Диканов Д. С. и Вайнбойм П. И. [3-15, 3-32, 3-33], можно получить прямой отсчет ТКЕ.

Действительно, одновременной настройкой емкости конденсаторов d и Cz можно уравнять частоты /i и /г в первой температурной точке Т, тогда емкость испытуемого конденсатора

C = C(L2-Li)/Li, (3-16)

где C=Ci=Cz-емкости переменных конденсаторов измерительного и опорного генераторов. Перейдя к точке Tz и снова изменением Ci и Cz восстановив равенство fi=fz, получим

АС, = АС{12-1,)/Ьг, (3-17)

где ДСи - изменение емкости испытуемого конденсатора, вызванное изменением температуры на AT=Tz-Ti, AC-изменение емкости конденсаторов Ci и Cz.

Разделив (3-17) на 3-16) и AT, получим ДСи/(СиДГ) = АС/{САТ)=Хс. Для логарифмического конденсатора [3-1] AC/C=iV=const. В свою очередь ДС=б-п, где п - число делений; б -uena деления. Таким образом, при фиксированном значении AT получаем прямой отсчет измеряемого ТКЕ.

Для ускорения измерений ТКЕ находят применение схемы с двумя и тремя измерительными генераторами. Последнее дает возможность быстрого измерения нескольких емкостей и секций переменных конденсаторов [3-15, 3-16]. Испытуемые конденсаторы нагреваются одновременно и затем поочередно подключаются к измерительным генераторам; коммутировать генераторы [3-77] иногда оказывается удобнее. Блок-схема генераторного метода, использующая двойные (сложные) биения, изображена на рис. 3-4, в. Она отличается от предыдущей наличием двух опорных генераторов (один - высокой, второй - низкой частот) и двух систем буферных каскадов и смесителей [3-38, 3-72]. Частота второго опорного генератора бьется с разностной частотой, получаемой на выходе первого смесителя, в результате чего получается вторая разностная частота (более низкая), которая и поступает на второй смеситель и определяется индикатором нулевых биений 12. Схема на основе двойных биений очень сложна в настройке и только при очень тщательном изготовлении опорных генераторов и смесителей способна реализовать присущую ей повышенную точность индикации равенства частот, нежели схема рис. 3-4, б.

Подгруппа методов, базирующихся на измерении изменения частоты (Af), представлена блок-схемой рис. 3-4, г. В этой схеме частоты измерительного и опорного генераторов уравни-

* Возможна н схема сложных биений, содержащая три генератора ВЧ [3-36].

ваются (конденсатором С измерительного генератора) только один раз в Ti. При Tz частоты не уравниваются, а на выходе смесителя отсчетное устройство непосредственно указывает величину Д/ [3-36а, 3-44, 3-67, 3-70]. Возможны схемы и без опорного генератора. В них изменение частоты измерительного генератора определяется непосредственно частотными дискриминаторами, реверсивными счетчиками [3-22] либо другими частотно-измерительными устройствами [3-46]. Измерив Af, можно по Af/fo вычислить Тс. Действительно, из (3-12), предположив для простоты, что вся емкость контура и является Си, можно видеть:

= /о - Д/ = 1/[2 ]/Lo (С + ДС )]. (3-18)

После простых преобразований /1/о=Си/(Си--ДСи). Решив последнее относительно ACJC и пренебрегая значением {Af/fo)\ будем иметь ДСи/С =-(2Д/Яо)/(1-2Дf/fo). Тогда в соответствии с (3-1) получим

=-(2Д /о)/[(1 - 2Д /о) ДГ]. При малых значениях ТКЕ

х,-2Д (/оДГ). (3-19)

Практически не удается сделать, чтобы вся емкость контура определялась испытуемым конденсатором. В контур генератора входят, кроме Си и Lo*, емкость фидера, емкость клемм и т. д. Выражение (3-18) для случая, более близкого к действительности, значительно усложняется:

/i = /о - А/ = 1 /{2и 1/Lo [С, -f (С -f ДС ) + (С + ДС ) ]}, (3-20)

где Ск - часть емкости контура, не находящаяся в термостате; Сп=Сф-Скл+Ср - общая паразитная емкость, складывающаяся из Сф - емкости фидерной системы, Скл - емкости клемм и Ср - емкости между испытуемым конденсатором и стенками термостата, зависящей от расположения испытуемого объекта в камере нагрева [3-14]. Исследование (3-20) приводит к более сложному выражению для ТКЕ, а именно:

-f =-2Af (С, + С, + С,)/(/С,ДГ), (3-21)

где Гп=ДСп/СпД7)-температурный коэффициент паразитной емкости.

Можно считать (3-8), что

-f СрТр)/С , (3-22)

где тф, ткл и тр - температурные коэффициенты емкостей фидера, клемм и Ср.

* Вопросы температурной стабилизации катушек индуктивности широко освещены в [3-39, 3-42, 3-43, 3-75, 3-81-3-83] и из-за ограниченности объема пе рассматриваются.

в каждом отдельном случае то или другое слагаемое выражения (3-22) может оказаться наиболее значащим и определяющим Тп Здесь рассмотрено только влияние паразитной емкости. При высоких частотах и больших испытуемых емкостях необходимо учитывать и индуктивность фидерной системы и ее температурный коэффициент Гф. Фидерная система, таким образом, является одним из сложнейших элементов установки для измерения ТКЕ. При проектировании и изготовлении фидера принимают все меры к уменьшению его влияния на измеряемый ТКЕ. Для этого стараются емкость фидера свести к минимуму, выбрав минимальное отношение Сф/Си, и уменьшить, если не удается свести к нулю, температурный коэффициент фидера Тф. В качестве материала изолятора фидера обычно употребляют плавл&ный кварц сТК/= (0,5-0,6) Ю либо керамику сТК/= (8-10) 10-. Для уменьшения Гф фидерную систему иногда специально охлаждают либо компенсируют и остаточное влияние стараются учесть поправочным коэффициентом [3-30] предварительно (если позволяет раврешающая способность установки), сняв зависимость Cф=f(T) в требуемом интервале температур. Иногда влияние Тп определяют включением специально изготовленного образца, имитирующего Си [3-14].

Интересный термостат, в котором влияние фидера удается полностью скомпенсировать, описан А. Б. Соморовым [3-37]. Этот термостат разделен на две части, и фидер расположен таким образом, что одна половина его находится в одной части, а вторая- в другой. Испытуемый конденсатор подключается к клеммам одной из половинок фидера. В двух частях термостата поддерживаются разные температуры: в одной Ti, в другой Тг. Измерение емкости или частоты производят два раза: один раз, когда в первой части Ti, а во второй Гг, второй раз, когда в первой части термостата Г, а во второй Ti. При этом, если фидер расположен строго симметрично относительно стенок термостата и его половины имеют одинаковый температурный коэффициент, его влияние компенсируется. Обозначим Ci* и С1ф емкости половинки фидера, расположенной в той части термостата, где включен Си при температурах Ti и Тг соответственно. Емкости половинки фидера, находящейся во второй части термостата при температурах Ti и Гг, обозначим Сгф и Сгф. Тогда при температуре Ti в той части термостата, где Си, общая емкость системы будет Са = Си+С1ф--С2ф, а при температуре Гд в той же части термостата Сб = С и-1---С1ф-ьС2ф. Разность емкостей ДС=Са-Сб = Си-C и+Clф-f -ЬСгф - С1ф - С2ф = Си-С и, так как С1ф = С2ф, а С1ф=С2ф-Таким образом, при строгой симметрии в расположении фидера и достаточной однор,одности его разность емкостей системы с фидером будет определяться только ДС испытуемого конденсатора.

Если сравнить емкостные и частотные методы определения температурного коэффициента, то следует особо отметить перс-