Файл: Рождественская Т.Б. Аппаратура для точного измерения больших сопротивлений, малых постоянных токов и методы ее поверки.pdf

126

произведение выходного тока меры и его временную стабиль­ ность при токе Ю - 1 5 А. 1<ак видно, максимальный разброс зна­ чений не превышает ± 5 % .

Анализ причин этого явления показал, что источником его является генерация паразитного тока диэлектриками. Причем

Рис. 58. График наблю­ дения за стабильностью выходного тока меры до Ю - 1 4 А в течение ра­ бочего цикла

/.dV\

Рис. 59. График наблю­ дения за долговременной стабильностью выходно­ го тока меры до Ю - 1 4 А

dV\

•Co­ di Zl/Ж 1911г.

генерирование паразитных зарядов отмечалось не только у ди­ электриков, бывших под напряжением, но и у диэлектриков, которые долгое время не использовались в работе. Скорость натекания зарядов измеряли электрометром TR=84M япон­ ской фирмы «Такеда Рикен». Она составляла приблизительно 1—3 мкВ/с. Если учесть, что входная емкость С в х , емкость электрометра и монтажная емкость являются величинами по­ рядка 25—30 пФ, то паразитный ток может достигать значе­ ния

Описанная мера была использована для аттестации изме­ рителей малых токов типа ИМТ-66 и У1-6, У1-7.

127

Подводя итог, отметим достоинства описанной меры.

1. Погрешность воспроизведения выходных токов не пре­ вышает: ± 5 % в диапазоне 1С)-15А, ± 1 % в диапазоне 10-1 4 А,

±0 , 5 % в диапазоне Ю- 1 3 —10~1 0 А.

2.Наличие широкого диапазона выходных значений токов (диапазон может быть расширен как в сторону больших зна­

чений, так и в сторону меньших).

3. Регулировка выходных значений тока достигается срав­ нительно простыми техническими решениями и может быть осуществлена с помощью делителей, магазина емкости на вы­ ходе, конденсатора переменной емкости с фиксированием' каждого положения.

НО-';А

Дни месяца

Рис. 60. График наблюдения за долговре­ менной стабильностью выходного тока меры до Ю - 1 5 А

/dV\

Ѵ в ы х - С о dt)

4.Длительность рабочего цикла меры вполне достаточна для проведения аттестации соответствующих измерителей ма­ лых токов.

5.Для расширения диапазона токов в сторону меньших значений и для уменьшения погрешности воспроизведения то­ ков до Ю - 1 5 А необходимо новое конструктивное решение на­ иболее ответственных узлов,, направленное на уменьшение чи­ сла используемых диэлектриков.

6.Описанную меру малого тока целесообразно применять

встационарных установках вследствие ее относительно боль­ ших габаритных размеров. Ее можно также рекомендовать для оснащения лабораторий государственного надзора за вне­ дрением и соблюдением стандартов и состоянием измеритель­ ной техники (ЛГН), имеющих соответствующий профиль ра­ боты.

128

МЕРА ТОКА НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОКВАРЦА

Явление пьезоэффекта связано с генерированием зарядов, происходящим при растяжении или сжатии образца какоголибо вещества.

Так как под мерами тока подразумеваются устройства, способные стабильно генерировать токи определенных значе­ ний, явление пьезоэффекта целесообразно использовать и при построении мер тока. В основу рассматриваемой меры был положен эффект кристалла кварца. В принципе можно было

отсутствие гистерезиса, вследствие чего с какой бы ско­ ростью не менялись давления на кристалл, соответствующие им электрические заряды появляются мгновенно, в то время как у всех сегнетоэлектриков существует остаточная электри­ ческая поляризация и электрический гистерезис;

большое объемное и поверхностное сопротивления (в на­ правлении, перпендикулярном к оптической оси 101 7 —101 8 Ом [50]);

сравнительно (с сегнетовой

/солью, например) небольшой темпе­

Вратурный коэффициент;

±У незначительное изменение собст­ венных размеров под влиянием де-

ьУ- — ^ формации вследствие большой твер­

дости (7 по 10-балльной шкале); отсюда вытекает возможность приложения к кристаллу значительных нагрузок, и, следовательно, получения выходных токов в широком диа­ пазоне.

Принцип действия меры заключается в следующем: если к пластинке кристалла кварца, ориентированного определен­ ным образом в осях X, Y, Z (срез X) (рис. 61), приложить сжимающее усилие Fy, на грани А, В, С, D и параллельной ей появляются строго одинаковые и разноименные количества электричества Q, пропорциональные размерам пластинки и сжимающему усилию.

Это количество электричества может быть определено как

где b и а — размеры пластинки по осям X и Y; ац — постоян­ ная пьезокварца, численно равная тому количеству электриче-

ства, которое появляется на грани кристалла, имеющего дли­ ну и толщину 1 см, при действующей силе 1 дин (105 дин =

=1 Щкгм/м2 ]).

Сдругой стороны,

где і — сила тока; t — время прохождения тока.

Из формул (4.4) и (4.5) вытекает соотношение для силы тока /:

усилия и время сжатия, можно получать различные значения выходного тока /.

В процессе разработки был сконструирован макет, в кото­ ром в качестве исходных кристаллов были выбраны пластин­ ки со следующими размерами: b = 20 мм, b = 10 мм, а = 5 мм, /г = 50 мм и /г= 12 мм. Усилие (сжатие) прикладывается к пла­ стинке в направлении оси Y и осуществляется при помощи электродвигателя. Весь процесс сжатия происходит в течение 300 с, при этом диапазон скоростей изменения усилия во вре­ мени лежит в пределах 0,002—12 Н/с.

Совокупность кристаллов двух размеров и различных ско­ ростей изменения усилия позволяет обеспечить выходные токи меры в диапазоне Ю - 1 1 — Ю - 1 6 А.

Погрешность воспроизведения выходного значения тока і зависит от ряда факторов:

неточности определения значений а и Ь, входящих в фор­ мулу (4.3);

наличия обратного пьезоэффекта, приводящего к дополни­ тельной деформации кристалла, которая, в свою очередь, вы­

130