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

Коэффициент нелинейности А может быть определен экспе­ риментально или по формуле

и н — U 2

где А — поправка, зависящая от измеряемого напряжения. Напряжения, отличные от номинального, определяются по

формуле (5-4) с учетом поправок, которые находятся по при­ лагаемой к каждой установке таблице поправок или вычис­ ляются по формуле (5-5).

Во время калибровки установки существенную погрешность может внести КРП между электродами верхнего элемента пре­

ного диапазона частот установки.

С целью расширения возможностей применения установки для измерения напряжений от 5 мв до 20 в в диапазоне частот от 400 гц до 20 кгц могут использоваться усилители напряже­ ния Ф71 класса 0,05—0,1. ■

Для измерения силы переменного тока от 1 ма до 10 а в том же диапазоне частот могут использоваться усилители Ф71 в комплекте с безреактивными шунтами.

Сличение опытного образца установки с образцовой аппара­ турой ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, проведенное во ВНИИМ при государственных испытаниях, показало, что погрешность сличения в диапазоне частот от 45 гц до 100 кгц не превышала 0,005%. Установка по точности в широком диапазоне частот превосходит существующие отечественные и зарубежные - об­ разцы аналогичного назначения.

Компаратор SQi (рис. 4-16, 5-6) [114, 115], выполненный на основе одноэлементного электростатического преобразователя (см. гл. 4) — квадрантного электрометра, из всех рассмотрен­

149

ных выше зарубежных компарирующих устройств характери­ зуется наиболее высокими техническими характеристиками

(см. табл. 5-1).

Уравновешивание подвижной части преобразователя осуще­ ствляется автоматически с помощью фотоэлектрического преоб­ разователя угла поворота и с помощью усилителя. Калибровка компаратора проводится по дополнительному источнику посто­ янного тока UK. Для исключения перегрузки подвижной части

парирующего напряжения осуществляется потенциометром с де­ лителем напряжения и гальванометром высокой чувствитель­ ности. Кроме того, необходимо наличие плавно регулируемого источника постоянного напряжения. Такое устройство оказы­ вается довольно громоздким, неудобным в работе, вследствие чего применение его целесообразно в случае предельных точно­ стей. С целью упрощения компаратора и повышения удобства работы был предложен полуавтоматический компаратор для измерения напряжения [13], в котором измеритель и регулирую­ щий источник постоянного напряжения совмещены в высоко­ вольтном потенциометре; нуль-индикатором последнего яв­ ляется электростатический преобразователь. Принципиальная схема компаратора приведена на рис. 5-8. Компаратор включает в себя электростатический преобразователь 1, фотоэлектриче­ ский усилитель 9, высоковольтный потенциометр 12, нормаль­

150

ный элемент 14 и переключатель режимов работы 11. Электро­ статический преобразователь состоит из двух элементов с непо­ движными электродами 2 и 5, подвижных электродов 4 и за­ крепленного на подвижной части зеркала 3. В фотоэлектриче­ ский усилитель входят фоторезистор 7, источники напряжения 10 и осветительная лампа 6. Перед началом работы производится регулировка идентичности элементов преобразователя (пере­ ключатель 11 режимов работы в положении I). При этом на верхний элемент преобразователя компаратора, образуемый

элемент подается сумма напряжений между точками а и Ь, нор­ мального элемента 14 (еn ) и выходного напряжения фотоусили­ теля 9. Если регулировкой рабочего тока добиться того, чтобы выходное напряжение фотоусилителя стало равным нулю, то при идентичности элементов преобразователя компаратора

eN= Ir,

или

I — eNlr,

где / — рабочий ток потенциометра.

Измерение осуществляется в положении III переключа­ теля И. Измеряемое напряжение Ui создает вращающий момент

М г = Ш 2и

где k — конструктивная постоянная измерительного механизма преобразователя.

Вращающий момент Mi урановешивается моментом, созда­ ваемым напряжением U2, которое снимается с сопротивлений 15

151

и 16, напряжением фотоусилителя U3 и противодействующим моментом растяжек:

где W — удельный противодействующий момент растяжек; а — угол отклонения подвижной части.

Выходное напряжение фотоусилителя U3 пропорционально углу поворота подвижной части:

где kyc — ----- — коэффициент усиления фотоусилителя. kknp

Резисторы 15 и 16 должны быть выполнены в виде двух декад, причем сопротивление одной декады и снимаемое с нее напряжение должны отличаться в 10 раз от сопротивления и снимаемого напряжения другой декады, подобно тому, как это делается в обычных потенциометрах. Вольтметр 8 в диагонали фотоусилителя выполняет функцию двух последующих младших декад. Цена его деления в 100 раз меньше значения ступени последней декады потенциометра 15—16.

частично учитываться градуировкой, но, что самое главное, мо­ жет быть сделано достаточно малым, если

feyc> l и U2 » U3.

Работа на компараторе заключается, таким образом, в гру­ бом уравновешивании измеряемого напряжения с помощью де­ кад 15 и 16 и в снятии отсчета по положениям их курбелей и по показаниям вольтметра 8.

Для расширения пределов измерения компаратора с высоко­ вольтным потенциометром можно использовать ступенчатое из­ менение рабочего тока потенциометра, что позволит иметь пре­ делы измерения компаратора кратными значениями 2,3,5 и т. д.

152