Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

3.2. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Измерение малых постоянных токов и напряжений с повышенной точностью имеет большое значение во многих областях науки и техники, например в радиоэлектронике, масс-спектроскопии, биологии и т. д. Поэтому совершенствованию компенсационных приборов постоянного тока уделяется большое внимание. Компенсационные приборы постоянного тока по типу используемых в них усилителей подразделяются на электронные и гальванометр ичеекие.

Электронные компенсационные приборы постоянного тока

В компенсационных преобразователях постоянного тока с модуляцией на входе и демодуляцией на выходе одной из причин погрешностей является наводка, проникающая через цепи питания усилителя, синхронная с управляющим напряжением модулятора. Для устранения этой наводки вводится регулируемый сдвиг по фазе между напряжением питания усилителя и (Уу напряжением, подаваемым на управляющую обмотку модулятора. Этот фазовый сдвиг (рис. 3.3) изменяется фазорегулирующим устройством ФР до устранения дрейфа, пока /вых не станет равным нулю при £" = 0.

Примером электронного компенсационного прибора с усилителем переменного тока является электрометр с модулятором в виде динамического конденсатора. Электрометры применяются для измерения потенциалов и зарядов в изоляционных средах. Измеряемый входной заряд Q распределяется между входной емкостью Свх и емкостью динамического конденсатора Сд, заряд которого

Постоянное напряжение на динамическом конденсаторе

/, = (?д/С„.

При колебании обкладок динамического конденсатора на нем возникает переменное напряжение

где Al- коэффициент преобразования динамического конденсатора.

Напряжение U{ усиливается, выпрямляется и подается на динамический конденсатор для создания

компенсирующего заряда

СдСех

Сд + Св

где = Agf/j - выходное напряжение усилителя-выпрямителя; Aj-коэффициент преобразования усилителя-выпрямителя.

Заряд Qk увеличивается до тех пор, пока почти полностью не ком-

Рис. S.3. Структурная схема электронного компенсационного прибора с динамическим конденсатором.



Таблица 6. Основные параметры компенсационных микровольтнаноамперметров постоянного тока ПО «Вибратор»

Допустимое

Допу-

Вход, ное

внешнее со-

стимое внеш-

грешность

Тип прибора

Предел измерения, В

сопротивление.

про-тивле-иие.

Предел измерения

нее сопротивление.

от предела из-

мере-

Солее Ом

менее. Ом

ния %

Микровольтнано-

2,5 мкВ.-.ЮОО В

25000

2,5 MA...I мкА

амгерметр с ФГУ

Ф136

Микровольтнано-

0,5 МКВ...10 мВ

От БО мА

амперметр с ФГУ Ф139

Микровольтнано-

До 100 мкА

1000 мкБ

50 мА...100 ыкА

амперметр Ф195

с МДМ •

пенсирует заряд (2д на динамическом конденсаторе. Приближенную зависимость между U, и Q можно получить из уравнения Од = Q.

На базе динамического конденсатора ДСК-3 выпускается электрометр ВК2-16 с нижним пределом по току 3 • 10" А к цифровой микровольтметр-электрометр типа В7-29 с нижним пределом измерения 10 ~" А и входным сопротивлением 10 Ом.

На базе МДМ-усилителей с полевыми транзисторными ключами ПО «Вибратор» выпускает компенсационный микровольтнаноампер-метр типа Ф195 класса 1,0 (табл. 6).

На базе модуляторов с фоторезисторами и светодиодами разработаны высокочувствительные микровольтметры и микроамперметры. Благодаря относительно высокому входному сопротивлению, идеальной гальванической развязке и малому уровню шумов хакие приборы имеют высокую чувствительность к току, достигающую чувствительности приборов с вибропреобразователями.

Компенсационные приборы с фотогальванометрическими усилителями

Гальванометрические компенсационные приборы в зависимости от типа используемых усилителей делятся на приборы с фотогальванометрическими, терморадиационными и индукционными усилителями. Наиболее распространены гальванометрические компенсационные приборы с фотоэлектрическими усилителями или фотокомпенсационные приборы.

Основной конструкцией фотогйльванометрического усилителя (ФГУ) являются усилители типа Ф127, состоящие из магнитоэлектрического гальванометра, оптической системы и фоторезистора, включенного по дифференциальной схеме (рис. ЗА,а).




УВ м К1 / К2 КЗ

Кп УВ М К2 КЗ


Рис. 3.4. Схемы компенсационных лрибо-! ров пос гоянного тока с фотоэлектрические

ми усилителями: а - миллимикровольтметра; б - микронано-амперметра; в - структурная схема миллимикровольтметра; г - структурная схема микроианоамперметра.

Фотогальванометрические элементы типа Ф127 малогабаритные, имеют размеры 100 X 50 X 142 мм и массу около 1 кг, удобны для встраивания в приборы. Основные данные трех модификаций ФГУ типа Ф127 ПО «Вибратор» приведены в табл. 7.

Коэффициент усиления Кус, указанный в табл. 7, равен отношению выходного тока / дифференциальной схемы на фоторезисторах к току в рамке гальванометра А /, т. е. равен произведению коэффициентов преобразования Яг и Кз в формулах (3.9) и (3.10). Гальванометрические фотоусилители на растяжках являются достаточно надежными узлами. ФГУ типа Ф127 обладают повышенной стабильностью, дрейф до 3 мкА в час.

Компенсационный миллимикровольтмстр

В таких приборах входной компенсируемой величиной является э. д. с. Ex. Выходная величина схемы - ток / - измеряется выходным миллиамперметром. Сопротивление схемы, через которое проходит выходной ток /, включено последовательно с рамкой гальванометра (рис. 3.4,а, в).

Таблица 7. Основные данные ФГУ Ф127 ПО «Вибратор»

преобразователя

Максимальный выходной ток, мА

Амплитуда шумов, нВ

Сопротивление гальванометра. Ом

Коэффициент усиления, не менее

Ф127/1

8000

Ф127/2

6000

20000

Ф127/3

1500

55000





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166