20. 20 и 10 пф (конденсаторы Сц-С) и мер, использующих декадные индуктивные делители напряжения (конденсатор Cig совместно с делителем Тр4, конденсатор Сао совместно с делителем Тр5 и конденсаторы Czi-Сгз с делителем Трб) Магазин емкостей обеспечивает дискретность изменения емкости в плече сравнения, равную 1 10- пф. Конденсаторы Сц-Сп плеча сравнения выполнены в виде конденсаторов постоянной емкости типа СГМ либо КД, включенных параллельно с воздушными подстроечными конденсаторами (для подгонки к номинальному значению). Для обеспечения стабильности этих конден-с торов на время измерения предусмотрена индивидуальная температурная всомпенсация последних. Для этой цели используется специальная система, состоящая из трансформаторов Тр2 и ТрЗ, .конденсаторов Ci-Сз, усилителя У,

Рис. 3-9. Внешний вид установки ТКЕ-10

а также из конденсаторов d-Сю. Конденсаторы Ci и Са имеют ТКЕ противоположного знака н сравнительно большой величины Совместно с трансформатором Tpl они образуют термочувствительный мост , настроенный на температуру 20° С. При этой температуре на выходе усилителя У напряжение равно нулю и конденсаторы С4-Сю никакого влияния на баланс основного моста не оказывают. При отклонении окружающей температуры от указанного выше значения на выходе усилителя У появляется напряжение, обусловленное изменением температуры окружающей среды, и через конденсаторы С4-Сю начинает протекать ток. Наличие на выходе трансформатора ТрЗ двух обмоток, обеспечивающих получение двух. противофазных напряжений, позволяет осуществлять компенсацию ТКЕ любого знака. Конденсаторы Cie-с20 подобраны с малым ТКЕ, а конденсаторы С24 и С25 подобраны так, чтобы их ТКЕ отличались не более чем на 5- I0-*. Конденсатор С29 совместно с трансформаторами Тр9-Тр12 обеспечивает балансировку моста по ТКЕ. Шкала конденсатора Сао проградуироваиа непосредственно в единицах ТКЕ (при Д7=40°С). С помощью переключателя В? изменяется масштаб шкалы ТКЕ. Выбор знака ТКЕ осуществляется при помощи переключателя Во, который изменяет фазу напряжения, подаваемого на С29, на противоположную. Конденсатор С28, коммутируемый с помощью переключателя Be, обеспечивает изменение плечевого

отношения мостовой схемы на 0,1%- Необходимость такого изменения обус--ловлена тем, что точность подгонки образцовых конденсаторов Си-Сгз не превышает 0,057о, в то время как для получения необходимой точности измерения мостовую цепь нужно уравновешивать с точностью до 0,002%. .Такое несоответствие приводит в некоторых случаях к невозможности уравновесить мост с достаточной точностью. В этом случае и производится перестройка моста на 0,1%, которая обеспечивает возможность уравновешивания моста.

Для уравновешивания моста по tg6 использована цепь, состоящая из конденсатора Cso, дифференцирующего усилителя Уг с конденсатором переменной емкости Сгт и сопротивлением R2 в цепи обратной связи. Эта- же система служит и для осуществления параметрической модуляции мостовой схемы. Параметрическая модуляция позволяет больше, чем на порядок, уменьшить влияние неточности балансировки по tg6 на точность измерения ТКЕ и обеспечивает высокую чувствительность мостовой схемы. Параметрическая моду-, ляция осуществляется с помощью ключевых транзисторов UUi -и ПП2, которые поочередно подают равные по амплитуде и противоположные по фазе напряжения на конденсатор Сае (при модуляции по tg6) либо на сопротивление Ri {при модуляции по емкости).

Установка ТКЕ-10 обладает весьма высокой разрешающей способностью (разрешающая способность по емкости примерно равна ± (IQ-C+1 10~*пф), что позволяет использовать ее для весьма точных измерений по методу замещения. Точность измерения емкости может быть сделана 0,01% и даже выше.

Общий вид установки показан на рис. 3-9. Измерение ТКЕ производится обычным образом. После установления в измерительной камере первой температурной точки например, 30° С) производят поочередное измерение емкости испытуемых образцов. Результаты измерения записываются. Затем измеряемые образцы Нагревают до второй температурной точки. Для каждого образца устанавливается измеренное ранее значение емкости и уравновешиванием моста по С при данной температуре получают ЛС/С и отсчет ТКЕ. Подобная - операция производится для всех образцов, находящихся в измерительной камере.

Глава четвертая

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ И КОЭФФИЦИЕНТА АБСОРБЦИИ

4-1. Общие сведения

Сопротивление изоляции является важным параметром конденсатора, определяющим эффективность, а порой и возможность использования его в различных схемах радиоэлектроники. В то же время оно является и чрезвычайно трудным для точного измерения параметров, так как зависит от большого числа таких факторов, как время, температура, влажность, давление и др. В простейшей эквивалентной схеме Яи предполагается постоянным (рис. 4-1, а), на самом же деле нет другой характеристики, которая была бы более изменчивой и столь непостоянной, как сопротивление изоляции конденсатора. Непостоянство /?и можно усмотреть из сложной структуры тока, протекающего через конденсатор при подаче на него напряжения (рис. 4-1, б). Зарядный ток iait) равен току, протекающему через идеальный конденсатор, имеющий ту же емкость С,

Под идеальным имеется в виду конденсатор, у которого Rk=°o и время поляризации диэлектрика равно нулю, т. е. коэффициент абсорбции Ка=0 [1-32], а общая емкость С=Соз.

что и испытуемый при подаче на н.его напряжения U, а именно: ..... iAt)=-{VIR)e- \ . ;(4-1)

где R - сопротивление зарядной цепи.

Абсорбционный ток ta(0 опредсляется дефектами и неоднородностью диэлектрика конденсатора и связан с замедленней поляризацией. Ток абсорбции в значительной мере ответствен за затруднения, возникающие при измерении Rm конденсатора и аномалии при его использовании во время-определяющих цепях

Ihuh

Рис. 4-1. Упрощенная эквивалентная схема (?и= const) и составляющие общего тока, протекающего через конденсатор - нормальный зарядный ток tj (<); 2 -ток абсорбции а 3-ток утечки (проводимости) tyT=f О; 4 -

общий ток i,f (О; S - сопротивление изоляции R = -

некоторых схем [4-54, 4-66]. /ут - ток утечки, представляющий собой сумму токов проводимости через диэлектрик конденса-- тора, изоляторы, элементы конструкции, связанные с креплением диэлектрика и т. п. Общий ток гк(0. протекающий через конденсатор, так же как и его составляющие, является сзункцией времени:

к(0 = 1з(0 + а(0 + /ут- (4-2)

В соответствии с (4-2) можно представить R{t) =U/ij{t): При достаточно большом времени (=оо) можно считать, что

R. = U/Iy,. (4-3)

При меньших временах сопротивление изоляции (при прочих равных условиях) обычно меньше своего установившегося значения (рис. 4-1, б). Процессы, связанные с установлением напряжения на реальном конденсаторе [1-32, 4-33, 4-59], более полно