книги из ГПНТБ / Рождественская Т.Б. Аппаратура для точного измерения больших сопротивлений, малых постоянных токов и методы ее поверки

электронной схемы. Принцип действия описываемой меры аналогичен принципу действия генератора, описанного в ра­ боте [107]. На рис. 50 представлена принципиальная схема меры.

Линейно изменяющееся напряжение формируется диффе­ ренцирующей цепью, состоящей из конденсатора С2 и сопро­ тивлений Rs, RQ, RIQ. В зависимости от выбора указанных со­

степени, соответствующий определенному диапазону. Оба

ные конденсаторы, выполненные по трехточечной схеме, гер­ метизированные, с осушителем, помещенным внутри конден­ сатора. В качестве изоляционного материала использован по­ лированный янтарь.

Значение выходного тока определяется из соотношения

для описываемой меры составляет Ю - 4 В/с при соответствую­ щем выборе коэффициента деления к. Минимальный ток 10- 1 5 А (при Со=10 пФ), максимальный, как уже было отме­ чено, Ю - 1 0 А.

Погрешность меры будет определяться как погрешностью составляющих, входящих в соотношение (4.2), так и дополни­ тельными факторами, такими как генерация паразитных за­ рядов примененных диэлектриков, нестабильность контактной разности потенциалов конденсатора С0 и его токи утечки по выходному изолятору.

120

ят из микропроволочных сопротивлений с отклонением от но­ минального значения не более ±(0,03—0,05)%. Их годовая нестабильность колеблется в пределах сотых долей процента. Таким образом, погрешность из-за нестабильности и неточно­ сти коэффициента деления не превысит ± 0 , 1 % .

Погрешность вследствие нестабильности конденсатора Со, влияния паразитных емкостей и сопротивлений утечек, неста­ бильности контактной разности потенциалов.

Для оценки этих погрешностей обратимся к эквивалентной схеме выхода меры, изображенной на рис. 51.

влияния на делитель. Емкость С ь как показано в [107], не вли-

С2 лишь увеличивает постоянную времени нагрузки и не вли­ яет на выходной ток меры. Сопротивление утечки Ri шунтиру­ ет сопротивление нагрузки и при номинальных значениях со­ противлений нагрузки 101 1 —1012 Ом погрешность вследствие шунтирования составит 0,1—0,01% соответственно. Неста­ бильность самого выходного конденсатора С0 , как показали наблюдения, не превышает сотых долей процента за год.

Кроме рассмотренных погрешностей необходимо также учитывать погрешность, возникающую при изменении окру­ жающих условий из-за нестабильности контактной разности потенциалов. Если предположить, что изменение контактной

122

разности потенциалов составляет единицы микровольт, то при токе 1 0 - и — Ю - 1 5 А эти колебания могут дать погрешность от десятых до единиц процентов.

Значительную долю в общую сумму погрешностей может внести также погрешность, обусловленная генерированием па­ разитных зарядов использованным диэлектриком. К сожале­ нию, в литературе этот вопрос почти не освещен, однако по имеющимся сведениям [79] даже очень хорошие диэлектрики, обладающие объемным сопротивлением порядка 101 7 Ом (ян­ тарь, эскапон), генерируют большие заряды, которые созда­ ют паразитные токи, вносящие погрешность в результаты из­

Имеющихся в настоящее время данных недостаточно, что­ бы объяснить возникновение паразитных зарядов и точно про­ гнозировать их поведение. Очевидно, для решения этого во­

о

Изменение напряжения во времени

из условий линейности напряжения следует, что

а это возможно лишь в том случае, если іа\ = const

Нетрудно показать, что

где bUCi — изменение напряжения на конденсаторе С2 в те­

чение рабочего цикла.

Выражением (4.3) определяется абсолютная погрешность нелинейности нарастания напряжения во времени из-за изме­ нения зарядного тока.

Существует также составляющая погрешности, вызванная

которого составляет величину порядка 1013 Ом. Максималь­ ное напряжение на конденсаторе достигает 300 В. При таком

ков утечки по сопротивлению изоляции самого конденсатора не превысит сотых долей процента. Сопротивление изоляции узлов, к которым подсоединен конденсатор С2, также состав­ ляет 1013 Ом и величина погрешности будет такой же. Источ­ ники погрешности, характерные для описанной меры, сведе­ ны в табл. 14.

Из табл. 14 видно, что предельная погрешность воспроиз­ ведения тока описанной мерой должна составлять в диапазо­

На рис. 52 приведены результаты наблюдения за времен-

-ной стабильностью меры при токе Ю - 1 0 А. Измерения прово­ дились подряд в течение нескольких дней, при этом макси­ мальное расхождение в результатах измерений не превыша­ ло ±0,15% . На рис. 53 и 54 представлены результаты для вы­ ходных токов Ю - 1 1 — Ю - 1 2 А. Как следует из рисунков, макси­

На рис. 54 приведены результаты измерений выходного то­ ка Ю - 1 2 А в течение рабочего цикла.

Измерения осуществлялись в разные дни, каждая точка — среднее из ряда измерений. Из рисунка видно, что оптималь­ ным режимом работы меры (где разброс значений не превы­ шает 0,15%) является период от 5 до 20 мин, при увеличении времени рабочего цикла до 25 мин разброс не превышает ±0,25% .

124

них и тех же точках рабочего цикла меры с интервалом 5 мин. На рис. 58 приведена кривая, показывающая воспроиз­

5—20 мин составляет ± 0 , 5 % . Кривая, приведенная на рис.59, показывает изменение во времени выходного тока меры в ди­ апазоне Ю - 1 4 А. Каждая точка также представляет собой среднее из ряда измерений рабочих циклов меры, проведен­ ных в определенные дни.

125

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