Если начало импульса совпадает с началом координат

/1=0, Ив(.)=Д£Увхе~°

Амплитудное значение импульса AUx на входе усилителя (рис. 5-12, а, г) может быть определено из распределения напряжений по емкостям Си, Cl, Сф и Со при =0. Соответствующие величины ДС/ех приведены в табл. 5-2.

Таблица 5-2

Значения Шх и Соб Для различных схем

Схема

Рис. 5-8

Си + Сц -fC(,-

Рис. 5-9

С и + -Ь Со -

Со f

СиСф С + Сф

Рис. 5-10

Си -Ь Ст -f Со +

Со(С + Ст)

Со +

, Cl (Си + Ст)

С +С,-НСт

Частотный спектр этого импульса [5-64, 5-83, 5-98] Ф (ш) = = AfEx/(a+/(o) иср(ш) = At/g/j/a + iB.В связи с трудностью аналитического определения частотного спектра сложных усилительных систем функцию выходного сигнала ezt) не всегда представляется возможность получить. Поэтому в первом приближении оценка влияния полосы пропускания усилителя на искажение формы сигнала производится по величине энергии, которая используется на выходе усилителя [5-64, 5-98]. В этих работах показано, что при полосе усилителя (О - /г) значение граничной частоты /г получается:

/, а,= 1/(/? С б)=1/т,.

(5-27)

Из (5-27) следует, что при Соб = 1000 пф и Ro=\ ком [2 = = 1 Мгц. Таким образом, если цепь индикации ионизации построена на основе рис. 5-12, а и представляет собой экспоненциальный импульс, то для лучшей передачи энергии сигнала в (О необходим широкополосный усилитель.

б) В качестве элемента связи использована катушка индуктивности.

Подобное исследование показывает [5-18а, 5-37а, 5-64, 5-98], что, если Ro заменить катушкой индуктивности L (см. рис. 5-9, б и 5-10, а), целесообразнее использование избирательного усилителя. Для данного случая Af~2ai = ru/L. Трудно сказать, какая схема предпочтительнее, схема с Ro либо с L, по-видимому, они при относительно редких импульсах ЧР могут быть сделаны равноценными с точки зрения чувствительности.

Однако следует учесть, что при необходимости индицировать ионизационные процессы со сравнительно высокой частотой следования импульсов ЧР целесообразнее схемы, у которых в качестве элемента связи используется резистор.

Действительно, если импульсы ЧР следуют друг за другом с большими интервалами так, что и при наличии контура LqCq колебания на нем не накладываются друг на друга (рис. 5-12, ж), то показания выходного прибора 6 (рис. 5-9, б) или прибора 7 (рис. 5-10, а) будут пропорциональны числу импульсов и их амплитудам, т. е. интегрирование будет осуществляться без особых искажений. В том случае, если интервалы между импульсами ЧР малы и колебания на LoCq будут наслаиваться друг на друга (рис. 5-12, з), то показания выходного прибора перестают быть пропорциональными /г и Uex , т. е. разрешающая способность схемы оказывается недостаточна в данном случае. Для схемы с Ro указанный недостаток отсутствует и разрешающая способность не снижается даже при перекрывающихся импульсах (рис. 5-12, и).

Как показали Веверка (Veverka А.) и Хладек (Chladek I.) [5-87, 5-143], в схеме с Ro и вольтметром средних значений на выходе усилителя показания прибора будут верны даже в случае рис. 5-12, к. Среднее значение импульса, выраженное в (5-26), будет

= (1,/Т) J Аи,У- dt = Af/i /[a,T (l - е- ] . и

Так как Wkc = T/2, т. е. при /=50 гц, /1макс = 0,01 сек, то 0: =

= 1/Тв= 1 10-е при Тв 1 10-6 и Af/icp А/1вх/(аеГ).

Аналогичносреднее значение любого другого импульса с амплитудой AUzbx, возникающего при /=2, .будет AUzcp - At/2Bx/(fl:cT). Найдем среднее значение данных импульсов в том случае, если они будут перекрываться (рис. 5-12, к). Тогда Af/cp=Af/icp-bAf/2cp.

Таким образом, в данном случае показания вольтметра оказываются пропорциональными интенсивности ионизации и при большем числе импульсов, чем позволяет разрешающая способность схемы [5-142, 5-143]. Для предотвращения ударного,возбуждения цепей с L-экспоненциальным импульсом снимаемым с Ro, некоторые исследователи [5-87, 5-143] не используют

LC-фильтры верхних частот 5 в схеме рис. 5-J0, б, а применяют RC-филътры.

Схемы с последовательным соединением элемента связи и испытуемого объекта. На рис. 5-9 приведены разновидности этих схем, отличающиеся характером элемента связи, включением дополнительных фильтров, наличием постоянного напряжения смещения и т. п. Иногда они называются схемами измерения высокочастотных составляющих тока или регистрации изменения тока в образце [5-64]. Схема на рис. 5-9, а применялась рядом исследователей [5-38, 5-56, 5-60, 5-61, 5-97] для индикации ЧР в конденсаторах, кабелях, образцах диэлектриков и т. п. Наиболее полно схема исследована в работах Кунинского Г. С. [5-64], Дейкина и Лима (Dakin Т. W, Lim I.) [5-98]. Как уже указывалось, при данной схеме целесообразно использовать широкополосн&й усилитель.

В [5-65, 5-98] применены усилители с полосой от 0,1 до 1 Мгг, а в [5-38] - узкополосные системы.

Схема рис. 5-9, б использована Куин (Quinn G. Е.) [5-131, 5-132] и др. [5-15, 5-35, 5-39, 5-117, 5-139, 5-145]. Схемы рис. 5-9, д, е отличаются от схемы рис. 5-9, б, лишь тем, что у них включены специальные фильтры, а схема рис. 5-9, г - наличием трансформатора связи вместо дросселя [5-123, 5-126]. В схеме рис. 5-9, д имеется фильтр верхних частот между элементом связи 3 и усилителем 4, а в схеме рис. 5-9, е кроме этого еще включен источник постоянного смещения 9 и фильтр нижних частот 8 в цепи высокого напряжения, предназначенный для ослабления влияния помех со стороны сети. Для этой же цели служат и конденсаторы Сф, шунтирующие высоковольтные обмотки трансформаторов (рис. 5-9, е, г, д).

Следует иметь в виду, что при наличии короны у высоковольтного вывода испытуемого объекта и подводящего провода вблизи него включение Сф шунтирует токи короны и уменьшает составляющую тока через R, что снижает общую чувствительность схемы при короне. Включение Ru наоборот, повышает общую чувствительность при необходимости исследования короны, так как включено последовательно на пути шунтирующего тока.

Для ионизационных процессов и ЧР внутри объекта включение Сф увеличивает проводимость для токов ионизации, падение напряжения которых и снимается с Ro для дальнейшего усиления, повышая тем самым общую чувствительность схемы. Включение R уменьшает чувствительность данной схемы к частичным разрядам внутри Си, и поэтому величина Ri должна выбираться небольшой, такой, какой необходимо для образования фильтра RiC, ослабляющего помехи со стороны питающей сети.

В схемах (рис. 5-9, д, е) используются узкополосные усилители [5-16, 5-64, 5-98]. Борисоглебский П. В. и Пинталь Ю. С.