приведена на рис. 2-1, а. В этой схеме на конденсатор Сх подается С/о и на нем начинает нарастать напряжение Uc = C/o{l- - е~ ), гдет=/?оСх.

JXляt = x = RoC (2-1)

= С/о (1 - 1/е) = 0,632С/ . (2-2)

При фиксации момента времени, для которого справедливо (2-2), мы получаем возможность определения из (2-1), так как интервал времени при /?о=const, С/о=const пропорционален Сх. Данный интервал характеризуется длительностью импульса, снимаемого с триггера 7 на схему совпадения 3. Задний фронт импульса, определяющего интервал времени, образуется в момент равенства нарастающего напряжения Uc фиксированному значению 0,632 СУо, получаемому из блока 15. При этом сравнивйощее устройство 13 выдает импульс, который после усиления в Р и формировании в 8 поступает на триггер 6 и возвращает его в исходное состояние, создавая тем самым задний фронт импульса; длительность импульса определяется заполнением его импульсами меньшей длительности, которые формируются устройством 2 из синусоидального напряжения стабильной частоты 1 Мгц, поступающего из генератора 1. Число импульсов заполнения подсчитывается счетчиком 4. Считывание результатов измерения производится на цифровом от-счетном устройстве 5.

На основе схемы рис. 2-1, а построены приборы УЦИП-1, УЦИП-2 12-39] и мерник CR [2-44]. Подобные метод и схема (в своей принципиальной части) использованы и в [2-6] для измерения абсорбционных характеристик конденсаторов. Метод фиксации напряжения при разряде конденсатора положен в основу приборов Авомет II [2-53] и др. [2-55, 2-56]. На рис. 2-1, б показана схема измерения емкости на основе использования временных соотношений в одновибраторе. Длительность импульса, выработанного данной схемой и снимаемого с коллектора правого транзистора, зависит от постоянной времени цепи, куда включена измеряемая емкость, а именно: т=Сз;/?2 1п2. Преобразовав интервал времени в цифру, можно получить отсчет величины измеряемой емкости. Использование схемы с триггером для измерения С описано в [2-32, 2-40, 2-49]. В [2-49] указаны характеристики цифрового прибора, изготовленного по схеме рис. 2-1, б.

Для определения емкости могут быть также использованы мосты, питаемые импульсным напряжением [2-13, 2-14, 2-54, 2-58], компенсированные делители, дифференцирующие и интегрирующие цепи [2-40, 2-46]. Величину емкости можно также оценить, если питать цепь с испытуемым конденсатором последовательностью импульсов и измерять среднее значение тока, протекающего по этой цепи [2-61]. Можно при этом применить и метод замещения [2-50, 2-51]. Важно отметить, что мосты, пи-

таемые импульсным напряжением, позволяют определить не только емкость испытуемого объекта, но и потери, если его эквивалентная схема остается последовательной либо параллельной в диапазоне частот, содержащихся в спектре импульса [2-40, 2-42]. На основе импульсных мостов могут быть построены приборы для определения значений параметров эквивалентной схемы конденсатора [2-42, 2-66].

Интересна схема цифрового измерителя добротности [2-8, 2-28], построенного на принципе подсчета числа импульсов затухающих колебаний [2-48]. В этой схеме (рис. 2-1, в) при помощи одиночных импульсов возбуждаются собственные колебания испытуемого контура 24. Эти колебания поступают на две пороговые схемы (25 и 25). Одна из них срабатывает при амплитуде импульсов, принятой за 100%, а другая - при напряжении, составляющем 4,3% от этого уровня. Напряжение, снимаемое с контура 24, подается через усилитель 9 и ограничитель 26 на электронный счетчик 4, который включается первой пороговой схемой, а выключается второй. Число периодов затухающих колебаний, амплитуды которых лежат в пределах 100-4,3% исходного значения, оказывается равным величине добротности исследуемого контура. Действительно [2-17], логарифмический декремент затухания контура 6 = In (t/o/t/i) = = ln{Ui/U2) =ln{UrrilUn) =ХгТ, где Uo...Un - амплитуда собственных колебаний контура; Т - период колебаний; Tc = co/(2Q) - коэффициент затухания. Очевидно,

пЬ = 1п (t/o/t/ ) = = nwT/{2Q) = m/Q. (2-3)

Из (2-3) видно, что число полуволн п численно совпадает с Q при In {Uo/Un)=n, т. е. t/n = С/о l/eV=0,0432 t/o. Приборы данного типа могут обеспечить измерение Q до 1000 при частотах до 60 Мгц с погрешностью, не превышающей ± (5-6) % [2-59а]. Методы измерения на основе прямого преобразования параметра в интервал времени позволяют создать простые, надежные, и что очень ценно, универсальные приборы и автоматические установки. Они могут быть с успехом использованы для определения характеристик емкостных или резистивных датчиков различных автоматических устройств управления и телеметрических систем. В производстве конденсаторов/Они могут найти применение для технологической сортировгш по емкости изделий с малыми потерями и малыми токами абсорбции.

Что касается выходного контроля конденсаторов, то по действующим ГОСТ и ТУ емкость должна измеряться при определенной частоте синусоидального напряжения и использование для этой цели приборов на основе ВИМ, не отвечающих этому требованию, затруднено, так как может привести к результатам, не сопоставимым с теми, что дает используемая на предприятиях измерительная аппаратура [2-2-2-4, 2-40, 2-41]. В ряде случаев удается приблизить значение емкости, полученное на

приборах данного типа, к измеренному значению на переменном токе за счет предварительной калибровки прибора [2-37] и уменьшения величины напряжения сравнения. Однако это не всегда может быть сделано, так как трудно заранее предусмотреть возможные колебания /Са от одной партии конденсаторов к другой, а также и внутри, одной партии. Тем не менее рассматриваемые приборы могут быть применены для измерения и специального отбора конденсаторов, предназначенных для импульсных схем, время-задающих цепей, ряда схем счетно-решающей техники и т. п., по взаимной договоренности завода-изготовителя с потребителем.

Б. ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ КОМПЕНСАЦИОННЫХ СХЕМ С ОПЕРАЦИОННЫМИ УСИЛИТЕЛЯМИ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ПАРАМЕТР-НАПРЯЖЕНИЕ

Достоинства компенсационных схем, имеющих в своей основе прецизионные трансформаторы, в первую очередь, связаны с тем, что обмотки трансформатора ведут себя как источники напряжения сжесткой фазовой и амплитудной взаимозависимостью. В этом смысле мостам с индуктивно связанными плечами [2-6-2-9] не уступают компенсационные схемы, в которых управляемые источники напряжения построены с использованием инвертирующих усилителей, охваченных глубокой отрицательной обратной связью (ООС). Трансформаторы в подобных устройствах либо отсутствуют, либо выполняют служебные функции и не нуждаются в высокой качестве исполнения.

Компенсационные измерительные схемы, построенные на основе усилителей, охваченных глубокой ООС, имеют линейную диаграмму уравновешивания; хорошо защищены от воздействия побочных факторов; приспособлены для измерения как очень малых, так и очень больших проводимостей; могут использоваться на инфразвуковых и радиочастотах; имеют гибкую структуру, позволяющую измерять любые требуемые параметры комплексного объекта при различных схемах замещения; позволяют стабилизировать уровень энергетического воздействия на объект (напряжения или тока) во всем диапазоне измерения.

Основные структуры токовых компенсационных цепей, применяемых для измерения комплексного сопротивления [2-10, 2-25, 2-26, 2-33], изображены на рис. 2-2. В схеме рис. 2-2, а источники напряжений lli и Uz (или один из них) регулируются раздельно по амплитуде и фазе выходного напряжения. Структура имеет характер полярно-координатного компенсатора и удобна при измерении модуля и фазового угла комплексного сопротивления (проводимости). Компенсационная схема

* Приборы на основе iC-мостов, мостов с индуктивно связанными плечами и другие ввиду ограниченности объема издания не рассматриваются.