Файл: Векслер, М. С. Измерительные приборы с электростатическими механизмами.pdf

рактеризуется очень малым периодом собственных колебаний

и емкостью,

а также малым дрейфом нуля.

основе клас­

Вместе с тем рассмотренные электрометры, выполненные на

летворяет

электрометр,

основанный

на принципе использования перемен­

ного

вспомогательного

электростати­

ческого поля возбуждения [109, ПО].

Принципиальная схема такого элект­

рометра приведена на рис. 3-27. По­

движной

электрод

1

расположен

в промежутке между вспомогательны­

ми электродами 2 и 3, переменные

потенциалы

которых создают в

этом

R5

R6

R7

промежутке возбуждающее поле. Ре­

гулируя потенциалы на электродах 2

и 3 с помощью резистора R6 и изме­

няя расстояние этих электродов до

подвижного электрода 1, можно при

заземленном электроде 1 так отрегу­

лировать

прибор, что подвижный эле­

R1

2

3

R2

мент /, представляющий собой кон-

сольно закрепленный стержень, будет

находиться в покое. Наблюдение за

перемещением электрода

1 осущест­

вляется с помощью микроскопа. При

подаче на подвижный электрод 1

измеряемого

потенциала

Ui на

нем

Рис. 3-27.

Принципиальная схема

появятся

электрические

заряды,

вза­

электрометра

с вспомогательным воз­

имодействие которых со вспомогатель­

буждением

ным

полем

вызовет

колебание

по­

м е ж д у

д в у м я

в сп ом огател ь н ы м и

эл ек т р о д а м и ,

на

к отор ы е п о д а е т с я

п е р е м е н ­

н ое

н а п р я ж е н и е .

Д л и н а

к в а р ц ев о й

н ити ,

р а в н а я

3 ,3

мм,

о б е с п е ч и в а е т

у с т о й ­

чи вость

к

м ехан и ч еск и м

в о зд ей с т в и я м

на

п р и бо р

и н еза в и си м о сть

п о к азан и й

о т н ак л он а

п р и б о р а .

В с е

к он стр ук ти в н ы е

м ета л л и ч еск и е

эл ем ен т ы

эл е к т р о ­

м етр а п озол оч ен ы

д л я

сн и ж ен и я

вли яни я

к он так тн ой

р а зн о ст и

п о тен ц и а л о в .

Ч увств и тел ь н ость

р а ссм а т р и в а ем ы х

эл ек т р о м ет р о в

д о с т и г а е т

104

дел/в

v

1016 дел/к.

Д в е м о д и ф и к ац и и эл ек т р о м ет р о в ,

р а б о т а ю щ и х на эт о м ж е п ри н ц и п е,

вы ­

п ущ ен ы ф и р м о й « К о л е м а н и н ст р у м ен т »

(С Ш А ).

П и т а н и е эл ек т р о м ет р о в

осу щ ес т в л я ет ся

о т

сети

с

ч астотой

50

или

60

гц

с

н а п р я ж е н и ем

9 5 — 125 в

и

195— 250

в.

П о д а ч ей

на

всп ом огател ь н ы е

эл ек т р од ы

н а п р я ж ен и й

330;

410;

42 5 и

43 0

в д о ст и га ю т ся

со о т в ет ст в ен н о

с л ед у ю щ и е

ч ув ств и тел ь н ости

эл е к т р о ­

м етров :

10;

100;

1000

и

10000

дел/в.

П о

дан н ы м

ф ирм ы

ст о и м о ст ь

п р и бо р а

п р и м ер н о в д в а р а за м ен ь ш е с т о ­

и м ости

эл ек т р о м ет р а

с

д и н а м и ч е ­

ским

к о н д ен са т о р о м .

М о ж н о

о ж и ­

д а т ь ,

что

р аботы

в

н ап р ав л ен и и

со зд а н и я эл ек т р о м ет р о в с п е р е м е н ­

ным

в о зб у ж д е н и е м

п о зв о л я т

с о з ­

д а т ь

п р и бор ы ,

к о то р ы е

см о гу т

у сп еш н о к он к у р и р о в а ть с п р и б о ­

р ам и

а н ал о ги ч н о го

н а зн а ч ен и я ,

о сн ов ан н ы м и на д р у г и х п р и н ц и ­

п а х ,

н ап р и м ер эл ек т р о м ет р а м и с

д и н а м и ч еск и м

к о н д е н с а т о р о м .

П р ак ти ч еск и

д л я

и зм ер ен и я

н а п р я ж е н и я

п ер ем ен н о го

ток а

в ш и р ок ом д и а п а зо н е ч а ст о т с о ­

в ер ш ен н о

н е

и сп о л ь зу ет ся

п уть

п о ­

вы ш ения

ч ув ств и тел ь н ости

эл е к т ­

Р и с .

3-28 .

С т р у к т у р н а я с х е м а у с т р о й ­

р ом ет р ов с п р и м ен ен и ем в с п о м о ­

гател ь н ого

н а п р я ж е н и я

о т

д о п о л ­

ства

д л я

и зм ер ен и я

н а п р я ж е н и я

п е р е ­

н и тел ьн ого

источни к а

п и тан и я ,

так

м ен н ого

ток а

как

об я за т ел ь н ы м

у сл о в и ем

р а ­

боты

эл ек т р о м ет р о в

на

п е р е м е н ­

ном

ток е я вл я ется

р ав ен ств о

ч астот ,

с о в п а д ен и е

ф а з

и

ф орм ы

к ривой

и зм е ­

р я ем ого

и

в сп о м огат ел ь н о го

н а п р я ж ен и й .

И сп о л ь зо в а н и е

д л я

эт о й

ц ел и

д о ­

п олн и тел ьн ы х

г ен е р а т о р о в

не

о б есп еч и в а ет

п ол уч ен и я

т р еб у ем ы х

п а р а м ет р о в .

В с л ед ст в и е

эт о г о

при

и сп о л ь зо в а н и и

эл ек т р о м ет р а

на

п ер ем ен н о м

т о к е

п р е д ­

ст ав л я ет ся

д о с т а т о ч н о

сл о ж н ы м

у в ел и ч ен и е

ег о

ч у в ств и тел ь н ости

при

с о х р а ­

нении точ н ости и зм ер ен и й ,

тем

б о л ее

в ш и роком

д и а п а зо н е

ч астот .

О д н и м

и з

п утей

и сп ол ь зов ан и я

р а ссм а т р и в а ем ы х

св ой ств

эл ек т р о м ет р а

я вл яется

у ст р о й с т в о

[16], ст р у к т ур н а я

с х е м а

к о то р о г о

п р и в ед ен а

н а

рис.

3-28 .

О со б ен н о сть ю

схем ы

с

эл ек т р о м ех а н и ч еск и м

эл ек т р о м ет р о м я вл я ется

ф о р ­

м и р ован и е

в сп ом ога т ел ь н о го

н а п р я ж ен и я

п о ст о я н н о й

величины

н еза в и си м о

от

величины

и зм ер я ем о го

н а п р я ж ен и я

в

п р е д е л а х

за д а н н ы х

зн ач ен и й .

Ф ор м а

н а п р я ж ен и я

п о в т о р я ет

ф о р м у и зм ер я ем о го .

Э т о

д о ст и г а ет ся

тем ,

что

в п р о ­

ц ессе

ф ор м и р о в а н и я

в сп о м о га т ел ь н о го

н а п р я ж е н и я

[34]

в ы х о д н о е

н а п р я ж е н и е

ш и р ок оп ол осн о го

уси л и т ел я

ср ав н и в а ется

с

о б р а зц ов ы м

всп ом огател ь н ы м

п о ­

стоянн ы м н ап р я ж ен и ем

при

п ом ощ и

к о м п а р а то р а . В

за в и си м о ст и

о т р а зн о ст и

ср ав н и в аем ы х

н а п р я ж ен и й

ав том ати ч еск и

у ст а н а в л и в а ет ся

так ой

к о эф ф и ц и ен т

п ер ед ач и уси л и т ел я ,

при

к отор ом

в ы хо д н о е

н ап р я ж е н и е

в у ст р о й с т в е

р ав н о

о б р а зц о в о м у

п о ст о я н н о м у

н а п р я ж ен и ю

с

о п р ед е л ен н о й

точностью .

С х ем а

у ст р ой ств а

ф ор м и р о в а н и я в сп ом о га т ел ь н о го

н а п р я ж е н и я

в

о б щ ем

в и д е

м о ж е т

бы ть

п р ед с т а в л ен а

ч еты р ехп ол ю сн и к ом

с п ерем ен н ы м

к о эф ф и ц и ен то м

п ер ед а ч и ,

оп исы ваем ы м

ур авн ен и ем :

V вых — k U вх,

гд е

t / Eых — в ы х о д н о е

н ап р я ж е н и е

у ст р о й ств а ;

£ /Вх — в х о д н о е

н а п р я ж ен и е

у ст р о й с т в а ;

k =

f( U Sx) —- к о эф ф и ц и ен т п ер ед а ч и ,

за в и ся щ и й

о т

в х о д н о г о

н а ­

п р яж ен и я .

Р а ссм а т р и в а ем ы й

ч еты р ехп ол ю сн и к

при п рим енен и и

его в

п р и бор е

д л я

и зм ер ен и я д ей ст в у ю щ ег о зн а ч ен и я н а п р я ж ен и я

д о л ж е н о б л а д а т ь

п р е ж д е

всего

уси л и тел ь н ы м и св о й с т в а м и , п о ск о л ь к у

в сп о м о га т ел ь н о е

н а п р я ж е н и е

д о л ж н о

бы ть

б о л ь ш е или

п о

к р ай н ей

м е р е

р а в н о м а к си м а л ь н о м у зн а ч ен и ю

и зм е р я е ­

м ого

н а п р я ж е н и я .

Н е о б х о д и м

о с т ь

со о т в ет с т в и я

ф ор м ы

к р и вой

в сп о м о га т ел ь ­

ч еск ого о т с у т с т в и я

ч а ст о т н ы х и н ел и н ей н ы х

и ск а ж ен и й ,

п р и в о д я щ и х

к п о ­

гр еш н ости и зм ер ен и й .

U п о ­

У ст р о й ст в о р а б о т а е т сл ед у ю щ и м о б р а зо м .

И зм е р я е м о е н а п р я ж ен и е

д а е т с я о д н о в р ем е н н о

на п одв и ж н ы й эл ек т р о д

эл ек т р о м ет р а

1 и ср ед н ю ю точку

р ого

п о д а е т с я

на

н еп о д в и ж н ы е эл ек т р о д ы

эл ек т р о м ет р а ,

соед и н ен н ы е

с

д е л и ­

тел ем н ап р я ж ен и я ,

и

на

в х о д

бл ок а

ср а в н ен и я

3.

Б л ок

ср ав н ен и я

п р е д с т а в ­

л я ет

со б о й к о м п ар ато р

д ей ст в у ю щ ег о

зн ач ен и я

н а п р я ж ен и я ,

н ап р и м ер

т е р м о ­

эл ек три ч еск и й .

О т

о п о р н о г о

и сточн и к а

п остоян н о го

н а п р я ж ен и я

4

на

блок

ср ав н ен и я

п о д а е т с я

к о м п а р и р у ю щ ее

н ап р я ж ен и е , я в л я ю щ ееся

м ерой

величины

в сп ом огат ел ь н о го

н а п р я ж е н и я ,

к ото р о е

д о л ж н о

бы ть

п о д а н о

па

эл ек тром етр .

В р езу л ь т а т е

ср ав н ен и я

эт о г о н а п р я ж ен и я

с н а п р я ж ен и ем ,

сн и м аем ы м

с

вы ­

х о д а ш и р о к о п о л о сн о го у си л и т ел я ,

на в ы х о д е бл о к а ср а в н ен и я п ол уч аю т си г ­

нал ,

уп р ав л я ю щ и й

к оэф ф и ц и ен то м

у си л ен и я

ш и р о к о п ол о сн о го

уси л и тел я .

П о д

д ей ст в и ем

эт о г о си гн а л а

п р о и сх о д и т

и зм ен ен и е к о эф ф и ц и ен та

уси л ен и я

д о

в е ­

личины , со о т в ет с т в у ю щ ей

п ол уч ен и ю

т р еб у ем ы х

зн ач ен и й н а п р я ж ен и й

на

вы ­

х о д е

ш и р о к о п о л о сн о г о

у си л и т ел я ,

т. е.

н ео б х о д и м ы х зн ач ен и й в сп ом о гател ь н о го

н а п р я ж е н и я эл ек т р о м ет р а

с за д а н н о й

точ н остью .

П о л у ч е н н о е

н а п р я ж е н и е ,

ч а ст о т а

к отор ого

равн а

ч а ст о т е

и зм ер я ем о го

источни к а

н а п р я ж е н и я ,

а

ф о р м а п о в т о р я ет

ф о р м у

и зм ер я ем о го ,

п о д а е т с я

на

д в е

и зол и р ов а н н ы е

группы

н еп о д в и ж н ы х

эл ек т р о д о в

эл ек т р о м ет р а ,

со зд а в а я

тем

сам ы м

н е о б х о д и м о е

в сп о м о га т ел ь н о е

н а п р я ж ен и е .

Р а с с м а т р и в а е м о е у ст р о й с т в о д л я и зм ер ен и я д ей ст в у ю щ ег о зн ач ен и я н а ­

п р я ж ен и я

п ер ем ен н о го

то к а

п о зв о л я ет

п о ср ед ст в о м

эл ек т р о м ех а н и ч еск и х

эл ек ­

т р о м ет р о в п р акти ческ и

р еа л и зо в а т ь

и зм ер ен и е

в

ш и р ок ом

ч астотн ом

.д и а п а ­

зо н е

(д еся т к и

к и л огер ц )

с

вы сок ой

точ н остью

(д о

0 ,1 % )

и повы ш ен ной

ч у в ­

стви тел ь н ость ю .

4 М. С. Векслер

97

шкалы.

конструкции компаратора

Разновидностью одноэлементной

одновременного сравнения

является

электрометр, описанный

в i[101] и

названный

автором

двойным электрометром

(рис. 4-2, б).

Четыре неподвижных электрода электрометра ана­