4.6 Цифровые измерители емкости и сопротивления

Цифровые средства измерения параметров элементов электрических цепей чаще всего используют сочетание аналогового преобразователя, преобразующего определяемый параметр элемента в активную величину, и соответ­ствующего цифрового прибора для измерения этой величины.

Большим быстродействием обладают цифровые измерители сопротивления и ёмкости, работающие по методу цифрового измерения интервала времени, равного постоянной времени цепи разряда конденсатора через резистор. При измерении сопротивления R_x образцовым элементом является конденсатор ёмкостью C_ОБР, а при измерении емкости C_x – резистор R_ОБР. Структурная схема цифрового измерителя емкости конденсатора C_x показана на рис. 4.17. Перед измерением электронный ключ K находится в положении 1 и конденсатор C_x заряжается от источника питания E. В момент начала измерения емкости t1 устройство управления (УУ) переводит электронный ключ К в положение 2. Кроме этого, УУ запускает формирователь стробирующего импульса (ФСИ). Конденсатор C_x начинает разряжаться через образцовый резистор R_ОБР. Напряжение U_C на зажимах конденсатора C_x подается на вход устройства сравнения (УС), где оно сравнивается с напряжением U_R на зажимах резистора R2. По мере разряда конденсатора напряжение U_C приближается к значению U_R. При установлении равенства U_C и U_R УС останавливает ФСИ (момент t2). ФСИ управляет временным селектором (ВС), который в свою очередь воздействует на электронный счетчик (ЭС). На один из входов ВС подаются сигнал от генератора счетных импульсов (ГСИ). ЭС подсчитывает количество импульсов ГСИ, укладывающихся в длительность стробирующего импульса. Подсчитанное количество импульсов преобразуется в десятичное значение емкости и выводится на цифровой индикатор (ЦИ). Временная диаграмма работы цифрового измерителя емкости конденсатора C_x показано на рис. 4.18.

Рис. 4.17

Рис. 4.18

Наряду с методами прямого преобразования (дискретного счета), на прак­тике используются также методы уравновешивающего преобразования изме­ряемых значений сопротивления, индуктивности и емкости, основанные на сравнении измеряемой величины с образцовой. Сравнение измеряемой вели­чины с образцовой чаще всего осуществляется путем уравновешивания мос­товой измерительной цепи, в одно из плеч которой включается исследуемый двухполюсник. Для измерений используются приборы на основе мостов постоянного и переменного тока. В смежное плечо моста включается образцовый элемент, представляющий собой набор квантованных образцовых мер, соответ­ствующих весовым коэффициентам разрядов используемого цифрового кода. Изменением параметров образцового двухполюсника добиваются равенства нулю напряжения в измерительной диагонали.

Цифровые измерители емкости нередко также позволяют измерять тангенс угла потерь комплексного сопротивления [36]. В паспорте на прибор указывается, как правило, основная относительная погрешность в виде постоянного числа ±δ, либо в виде выражения

Δ_пр=±(с+d/C_x),

где C_x – показываемое значение емкости; с и d – постоянные числа. Например, Δ_пр = ±(0,1+2/C_x).