устройство для испытания конденсаторов
Классы МПК: | G01R31/00 Устройства для определения электрических свойств; устройства для определения местоположения электрических повреждений; устройства для электрических испытаний, характеризующихся объектом, подлежащим испытанию, не предусмотренным в других подклассах |
Автор(ы): | Стряхнин В.Л. |
Патентообладатель(и): | Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-03-14 публикация патента:
30.10.1994 |
Применение: устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для прогнозирования стойкости конденсаторов к воздействию ионизирующего излучения. Сущность изобретения: устройство содержит клеммы для подключения исследуемого конденсатора, источник постоянного напряжения, два резистора, два ключа, два конденсатора, регистратор, два двухпозиционных переключателя с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ, содержащее источник постоянного напряжения, последовательно соединенные первый резистор и ключ, второй резистор, конденсатор и регистратор, причем первый вывод источника постоянного напряжения соединен с первым выводом первого резистора, неподвижный контакт ключа подключен к первой клемме для подключения исследуемого конденсатора, вторая клемма для подключения исследуемого конденсатора, второй вывод источника постоянного напряжения и второй вывод регистратора соединены с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне значений интервалов измерений, в него введены два двухпозиционных переключателя с синхронно переключаемыми контактами, причем первый и второй неподвижные контакты первого двухпозиционного переключателя соединены соответственно с первым выводом регистратора и первой клеммой для подключения исследуемого конденсатора, первый и второй неподвижные контакты второго двухпозиционного переключателя соединены соответственно с вторым выводом регистратора и первым выводом источника постоянного напряжения, подвижный контакт первого двухпозиционного ключа через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор подключен к подвижному контакту второго двухпозиционного ключа. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения за счет исключения влияния паразитных емкостей, в него введены дополнительный конденсатор и дополнительный ключ, срабатывающий синхронно с переключателями, причем подвижный контакт дополнительного ключа и вторая обкладка дополнительного конденсатора соединены с вторым выводом регистратора, неподвижный контакт дополнительного ключа и первая обкладка дополнительного ключа соединены с первым выводом регистратора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прогнозирования стойкости конденсаторов к воздействию ионизирующего излучения. Известно устройство для испытания конденсаторов, содержащее источник постоянного напряжения, последовательно соединенные первый резистор и ключ, второй резистор, конденсатор и регистратор, при этом первый вывод источника постоянного напряжения соединен с первым выводом первого резистора, неподвижный контакт ключа подключен к первой клемме для подключения исследуемого конденсатора и к первой обкладке конденсатора, вторая клемма для подключения исследуемого конденсатора, второй вывод источника питания и второй вывод регистратора подключены к общей шине, вторая обкладка конденсатора соединена с первым выводом регистратора и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной [1]. Испытание конденсатора осуществляют путем измерения спада напряжения, возникающего на нем при воздействии ионизирующего излучения. Недостаток устройства - пониженная точность испытания из-за роста погрешности измерения при увеличении времени измерения. Целью изобретения является повышение точности в широком диапазоне значений интервалов измерений. Цель достигается тем, что в устройство для испытания конденсаторов, содержащее источник постоянного напряжения, последовательно соединенные первый резистор и ключ, второй резистор, конденсатор и регистратор, причем первый вывод источника постоянного напряжения соединен с первым выводом первого резистора, неподвижный контакт ключа подключен к первой клемме для подключения исследуемого конденсатора, вторая клемма для подключения исследуемого конденсатора, второй вывод источника постоянного напряжения и второй вывод регистратора соединены с общей шиной, согласно изобретению, введены два двухпозиционных переключателя с синхронно переключаемыми контактами; первый и второй неподвижные контакты первого двухпозиционного переключателя соединены соответственно с первым выводом регистратора и первой клеммой для подключения исследуемого конденсатора; первый и второй неподвижные контакты второго двухпозиционного переключателя соединены соответственно с вторым выводом регистратора и первым выводом источника постоянного напряжения; подвижный контакт первого двухпозиционного ключа через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор подключен к подвижному контакту второго двухпозиционного ключа. Кроме того, для уменьшения погрешности измерения за счет исключения влияния паразитных емкостей в устройство введены дополнительный конденсатор и дополнительный ключ, срабатывающий синхронно с переключателями, причем подвижный контакт дополнительного ключа и вторая обкладка дополнительного конденсатора соединены с вторым выводом регистратора, неподвижный контакт дополнительного ключа и первая обкладка дополнительного конденсатора соединены с первым выводом регистратора. На чертеже приведена схема устройства. Устройство для испытания конденсатора 1 содержит источник 2 постоянного напряжения, первый резистор 3, ключ 4, первый конденсатор 5, второй резистор 6, регистратор 7, первый двухпозиционный переключатель 8, второй двухпозиционный переключатель 9 и ключ 10, имеющие общий привод 11, второй конденсатор 12. Первый полюс источника 2 питания соединен с контактом А переключателя 9 и через резистор 3 и ключ 4 - с первой обкладкой конденсатора 1 и с контактом А переключателя 8. Вторая обкладка конденсатора 1 и второй полюс источника 2 питания соединены с общей шиной. Последовательно соединенные резистор 6 и конденсатор 5 включены между подвижными контактами переключателей 8 и 9. Контакт Б переключателя 9 соединен с одним из входов регистратора 7 и с общей шиной. Контакт Б переключателя 8 подключен к другому входу регистратора 7, параллельно входам которого включены ключ 10 и конденсатор 12. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии исследуемый конденсатор 1 заряжен до напряжения Uo через резистор 3 и замкнутый ключ 4. Перед облучением конденсатора 1 ключ 4 размыкают, и конденсатор 1 разряжается через собственное "темновое" сопротивление. С началом воздействия излучения (момент времени tо) его сопротивление утечки уменьшается и напряжение на конденсаторе 1 падает. Рассмотрим процесс измерения U(t) при U(t) - Uo - U7(to) = const, где U1(to) - напряжение на конденсаторе 1 в момент to. Для измерения U переключатели 8 и 9 устанавливают в положение А (ключ 10 пока не рассматриваем), и через конденсаторы 1 и 5 протекает ток заряда от источника 2 постоянного напряжения. Вследствие этого напряжение на конденсаторе 1 увеличивается и в момент времени t1 оно равно:U1(t1) = U1(to) + U (1) где С1, С5 - емкости конденсатора 1 и 5. Напряжение на конденсаторе 5 становится равным
U5(t1) = Uo-U1(t1) = U 1 - (2)
Затем переключатели 8 и 9 возвращают в положение Б, и напряжение на входе регистратора 7 становится равным
U7(t1) = U5(t1)e (3)
= (C5+ Cпар)(R7+R6) (4) где Спар - величина паразитных емкостей;
R7 - входное сопротивление регистратора 7;
R6 - сопротивление резистора 6;
tрег - время регистрации одного измерения U(t). При втором измерении U (момент времени t2) переключатели 8 и 9 снова устанавливают в положение А и U1 возрастает до величины
U1(t2) = U1(t1) + [Uo-U1(t1)] (5)
Подставив в (10) выражение (6) и проведя ряд преобразований, получим:
U1(t2) = U1(to) + 2U - U
При C5 C1 U1(t2) U1(to) + 2U
Напряжение на конденсаторе 5 в момент времени t2 равно
U5(t2) U 1 -
При третьем измерении U (в момент времени t3) получим
U1(t3) U1(to) + 3U
U5(t3) U 1 -
и при n-м измерении:
U1(tn) U1(to) + nU (6)
U5(tn) U 1 - (7)
Напряжение на входе регистратора 7 при n-м измерении равно
U7(tn) Ue (8)
При R7 >> R6, C5 << C1
U7(tn) Ue (9)
При условии, что С5>> Cпар, погрешность измерения U равна
= = (n-1) (10)
n = 1 + доп. (11)
Как видно из выражений (10) и (11), погрешность измерения не зависит от продолжительности процесса измерения. В то же время прослеживается зависимость погрешности от числа измерений и соотношения емкостей С1 и С5. Выбрав величину емкости С5 из условия C5<< C1, количество измерений n можно сделать сколь угодно большим при погрешности, не превышающей предельно допустимого значения. Однако дальнейшее уменьшение величины С5, ведущее к снижению погрешности измерения, ограничено величиной паразитных емкостей Спар, имеющих нестабильную величину от измерения к измерению. Чтобы устранить влияние на погрешность измерения паразитных емкостей Спар, в устройство введены ключ 10 и конденсатор 12, величина емкости которого выбирается много больше Спар. В положении А ключ 10 замыкает входы регистратора 7, при этом его показания обнуляются. В положении Б ключа 10 и переключателей 8 и 9 конденсатор 12 включается параллельно цепочке из резистора 6 и конденсатора 5. При этом выражение (9) принимает следующий вид:
U7(tn) = Ue (12)
При С12>> Cпар и C12>> C5
U7(tn) = Ue (13)
Из (13) следует, что результат измерения не зависит от величины паразитных емкостей, при этом погрешность и количество измерений определяются выражения (10) и (11). Таким образом, предлагаемое устройство позволит в течение длительного времени отследить процесс спада напряжения на конденсаторе при сохранении погрешности измерения в пределах допустимого значения, а это, в свою очередь, повысит качество прогнозирования радиационной стойкости конденсаторов, т.е. точность испытаний.
Класс G01R31/00 Устройства для определения электрических свойств; устройства для определения местоположения электрических повреждений; устройства для электрических испытаний, характеризующихся объектом, подлежащим испытанию, не предусмотренным в других подклассах