Файл: Илюкович А.М. Измерительные усилители малых токов с логарифмической характеристикой.pdf

она существенно искажает результаты сравнения погреш­ ностей логарифмической аппаратуры с погрешностями приборов других типов. К сожалению, подобные оценки погрешности распространены чрезвычайно широко и в зарубежной, и в отечественной литературе.

Наряду с логарифмическими измерителями малых то­ ков получили довольно широкое применение логарифми­ ческие измерители больших сопротивлений (логарифми­ ческие тераомметры).

Логарифмический тераомметр состоит из логарифми­ ческого измерителя малых токов и источника испыта­ тельных напряжений (рис.

26), причем шкала прибора имеет градуировку в едини­ цах сопротивления, т. е. об­ ратна шкале логарифмиче­ ского' измерителя тока.

Все соображения, выска­ занные по поводу логариф­ мических измерителей ма­ лых токов, справедливы и в этом случае. Следует от­ метить только, что в тераом­

метрах весьма целесообразно применение измерителей тока с возможно меньшим входным сопротивлением (на­ пример, с включением ЛЭ в цепь обратной связи ЭМУ).

Относительная погрешность измерения сопротивле­ ния логарифмическим тераомметром определяется вы­ ражением

s b / w T W i

где б(Уи— относительная погрешность источника опорно­ го напряжения; б/ — относительная погрешность измере­ ния тока логарифмическим измерителем, входящим в со­ став тераомметра.

Поскольку 8 U„, как правило, не зависит от измеряе­

мого сопротивления, а б/ логарифмического измерителя тока постоянна во всем диапазоне измеряемых токов, погрешность измерения сопротивления логарифмическим тераомметром также постоянна. Благодаря этому лога­ рифмические тераомметры более удобны.в эксплуата­ ции, чем линейные, особенно при измерениях сопротив­ лений в широком диапазоне, необходимость в которых возникает во многих случаях.

13.Измерители параметров атомных реакторов

Ватомной энергетике логарифмические измеритель­ ные усилители малых токов находят широкое примене­ ние в измерителях мощности и периода атомного реак­ тора [Л. 15].

так что в данном случае справедливы все положения, сформулированные по поводу логарифмических измери­ телей малых токов. В измерителях мощности следует обращать серьезное внимание на быстродействие, по­ скольку скорость изменения мощности может быть до­ статочно высокой.

По аналогичной схеме (ионизационная камера — ло­ гарифмический измеритель малых токов) выполняются измерители интенсивности ионизирующих излучений.

При измерении периода атомного реактора (времени, за которое мощность реактора возрастает в е раз) лога­ рифмический усилитель малых токов работает совмест­ но с дифференцирующей цепью (как правило, дифферен­ цирующим усилителем).

Мощность реактора в любой момент времени разгона определяется выражением

где Ро — мощность реактора в начальный момент; тр — период реактора; t — время разгона.

Конкретный реактор имеет вполне определенное опти­ мальное значение периода. При больших значениях пе­ риода реактора увеличивается время разгона до номи­ нальной мощности, что невыгодно по экономическим со­ ображениям, при меньших — скорость подъема мощности слишком велика, что может привести к аварии. Для регулирования периода реактора в процессе запуска и автоматического отключения его -при возникновении ава­ рийной ситуации применяются измерители периода (или, как их иначе называют, периодметры), выполненные на основе логарифмических измерительных усилителей

(рис. 27).

Ток ионизационной камеры ИК, пропорциональный количеству свободных нейтронов, или мощности реакто-

66

ра, измеряется логарифмическим измерительным усили­

Отсюда следует, что выходное напряжение дифферен­ цирующей цепи обратно пропорционально периоду атом­ ного реактора.

Дифференцирование выходного напряжения логариф­ мического измерительного усилителя осуществляется обычно дифференцирующим усилителем (УПТ, С, R).

Рис. 27. Принципиальная схема измерителя мощности и пе­ риода атомного реактора.

Измерительный прибор Иi дает отсчет логарифма числа свободных нейтронов, т. е. логарифма мощности реакто­ ра, измерительный прибор Иг — отсчет периода реакто­ ра тр. С выхода логарифмического измерительного уси­ лителя сигнал может быть подан в систему регулирова­ ния мощности реактора, с выхода дифференцирующего

нений значительно меньше скорости изменения мощности реактора, не влияют на показания измерителя периода, однако совмещение в одном приборе измерителя мощ­ ности и измерителя периода требует обеспечения ста­ бильности (или своевременной коррекции) и смещения,

и крутизны характеристики. В схеме на рис. 27 эта кор­ рекция осуществляется регулировкой источника напря­ жения U (по Ло) и потенциометра R? (по Ai), т. е. ка­ либровкой передаточной характеристики логарифмиче­ ского измерительного усилителя.

В измерителе периода затруднено внесение поправок на нелинейность характеристики логарифмического уси­ лителя, в связи с чем она должна быть минимальной. По остальным требованиям — временной и температурной нестабильности, влиянию питающих напряжений и т. п.— усилители для контроля параметров атомных реакторов идентичны усилителям измерителей малых токов.

14. Измерители отношений двух токов

Логарифмическое преобразование тока в схеме лога­ рифмического измерительного усилителя дает возмож­ ность построения измерителей отношений двух малых

токов, пропорциональных каким-либо физическим пара­ метрам исследуемых объектов.

Принципиально возможны два метода построения таких измерителей: с двухкапальным логарифмическим усилителем (рис. 28,а) и с коммутируемыми входом и выходом одноканального логарифмического усилителя

(рис. 28,6).

68

В первой схеме токи Я и h, отношение которых изме­ ряется, подаются на входы идентичных логарифмиче­ ских измерительных усилителей, состоящих из электро­ метрических усилителей 1ЭМУ и 2ЭМУ и логарифми­ рующих элементов 1ЛЭ и 2ЛЭ. Выходной измеритель­ ный прибор Я измеряет разность напряжений на выхо­

т. е. пропорциональны логарифму отношения токов и не зависят от значений смещения передаточных характери­ стик каждого логарифмического усилителя. Однако на практике добиться полной идентичности каналов трудно; к тому же такая схема сложна в настройке п кали­ бровке.

Эти недостатки устраняются во второй схеме (рис. 28,6), в которой измеряемые токи подаются пооче­ редно на вход одного и того же логарифмического из­ мерительного усилителя, причем одновременно с комму­ тацией входных токов контактами Ki осуществляется коммутация выхода усилителя на запоминающие устрой­ ства 13У и 23У, разность напряжений на которых изме­ ряется прибором Я. Очевидно, что работа второй схемы также описывается выражением (21). В этой схеме сме­ щение характеристики (в том случае, если оно неизмен­ но в течение одного цикла переключений) совершенно не влияет на результаты измерения. Однако схема полу­ чается конструктивно более сложной, требует примене­ ния запоминающих устройств и позволяет определять отношения токов только в отдельные интервалы време­ ни, зависящие от периодичности работы контактов Ki и Яг.

По схемам на рис. 28,о, б могут быть выполнены самые разные приборы, например измерители больших сопротивлений с показаниями, не зависящими от испы­ тательного напряжения, измерители коэффициента про­ зрачности оптических сред, ионизационные вакуумметры и т. п. Однако такие приборы не получили пока широ­ кого применения, главным образом из-за сложности схемных решений.

69

В табл. 8 приведены основные параметры некоторых приборов, выполненных на основе логарифмических из­ мерительных усилителей. Это в основном лабораторные разработки, не внедренные пока в серийное производводство.

15. Поверка аппаратуры с логарифмическими измерительными усилителями

Поверка электрометрической аппаратуры, выпол­ ненной на основе логарифмических измерительных уси­ лителей, может осуществляться либо поэлементным, ли­ бо комплектным методом.

При поэлементной поверке аппаратуры специфичной является поверка логарифмического измерительного уси­ лителя. Задачей поверки усилителя является выявление соответствия его передаточной характеристики номи­ нальной, т. е. соответствия значений смещения, крутиз­ ны и напряжения нелинейности передаточной характе­ ристики логарифмического измерительного усилителя номинальным значениям этих параметров.

Методы поверки логарифмического измерительного усилителя до настоящего времени не получили достаточ­ ного развития. Однако можно представить себе два раз­ личных метода проведения такой поверки: метод с использованием образцовой меры малых токов и об­ разцового измерителя выходного напряжения логариф­ мического усилителя и метод, основанный на сравнении

70