Ш. Описание лабораторной работы и порядок ее выполнения

Для определения диэлектрической проницаемости наибольшее распространение получили мостовые методы, используемые в измерении при постоянном или переменном напряжении низкой частоты, и резонансные методы, применяемые на высоких частотах. На высоких частотах мостовые схемы могут быть применены при условии тщательного экранирования и предварительно уравновешивания моста с целью устранения влияния паразитных емкостей и собственных индуктивностей элементов моста. Резонансные схемы применяются от нескольких десятков килогерц до, примерно, 200 МГц. При измерении этими методами диэлектрик снабжается электродами, и измеряется емкость полученного конденсатора, затем по емкости находят 8 в случае плоских электродов по формуле, которую можно получить из формулы (3), подставив в нее значение s₀:

В настоящей работе s определяется мостовым методом с помощью измерителя L, С, R цифрового Е 7-8.

Измеритель L, С, R цифровой Е 7-8 предназначен для автоматического измерения параметров конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов с цифровым отсчетом измеряемых величин.

Прибор питается от сети переменного тока частотой 50 Гц при напряжении 220В.

Рабочая частота прибора (100 ± 10) Гц.

Прибор обеспечивает автоматический и ручной выбор пределов измерения.

В данной работе измеряется емкость с потерями по параллельной схеме замещения, выраженными в форме тангенса угла потерь.

Пределы измеряемых величин:

Емкость (С) ± (0.01 pF - 100 μF), tgδ -1 х 10^-4 -1

Прибор имеет два режима работы: следящий режим и режим одиночного измерения.

Структурная схема прибора.

В основе измерения прибором лежит мостовой метод с фазочувствительными детекторами уравновешивания. Питание моста осуществляется от генератора 1000 Гц. Напряжение разбаланса мостовой схемы через усилитель сигнала разбаланса поступает на входы фазовых детекторов активной (АС) и реактивной (PC) составляющих.

Опорные напряжения фазовых детекторов снимаются с мостовой схемы и выбираются такими, чтобы связь контуров уравновешивания была минимальной.

Выходные напряжения разбаланса с фазовых детекторов подаются на реверсивные счетчики, управляющие состоянием органов уравновешивания мостовой схемы, и на генераторы импульсов, задающие скорость счета реверсивных счетчиков.

Направление счета реверсивных счетчиков определяется знаком напряжения разбаланса фазового детектора, скорость счета -величиной этого напряжения.

Чем дальше мост от состояния равновесия, т.е. больше напряжение разбаланса, тем больше частота следования импульсов от генераторов АС и PC, тем больше скорость реверсивного счетчика и, следовательно, быстрее процесс уравновешивания моста. По мере приближения к балансу напряжение разбаланса уменьшается, вследствии чего замедляется скорость уравновешивания моста. Для пуска и остановки системы дискретного уравновешивания имеется вспомогательная система аналога уравновешивания (САУ), плавно уравновешивающая мост в пределах + 0,6 единицы дискретности (на рис. 10 она для простоты опущена).

При наличии разбаланса больше ± 0,6 единицы дискретности САУ находится в состоянии ограничения и происходит дискретное уравновешивания моста. По достижении разбаланса, не превышающего ± 0,6 единицы дискретности, САУ выходит из состояния ограничения и останавливает работу схемы дискретного уравновешивания моста.

Рис. 10. Структурная схема прибора

Упрощенная измерительная схема моста.

Измерительная система прибора представляет собой четырехплечий мост с трансформаторами с тесной индуктивной связью с операционными усилителями.

Изменение схемы, обеспечивающее переход от измерения объектов с емкостным характером реактивности к измерению объектов индуктивного характера, достигается сменой переключателя С, G - L, R. Измерение потерь в виде активной составляющей (G, R) или тангенса угла потерь (tgδ) определяется установкой переключателя G, R-tgδ.

Подготовка к работе.

1. Подключите к прибору кабель питания.

2. Заземлите прибор с помощью клеммы защитного заземления.

3. Проверьте правильность установки и номиналы предохранителей.

4. Установите тумблер "Сеть" в нижнее положение и включите в сеть
кабель питания прибора.

5. К гнездам Zx (I, U, I¹, U¹) подсоедините соединительный кабель.

6. Установите переключатель U поляр., I подмаг. в положение ВЫКЛ,
переключатель, «пределы измерений» - в АВТ., переключатель
ЗНАК С, L в положение АВТ.

Порядок работы.

Подготовка к проведению измерений.

Включите тумблер «Сеть» и дайте прибору прогреться в течение 1 мин. Убедитесь в правильном функционировании прибора. Проверка производится в следующем порядке:

- Установите переключатель "Вид измерений" в положение C,G и
G,R, а тумблер «ЗАПУСК» в положение следящий;

- При разведенных концах соединительного кабеля на табло прибора
должны появиться показания по обеим составляющим 00,00 pF или
00,01 pF и 000,0 nS;

- Закоротите концы соединитльного кабеля с помощью медной или
латунной пластины шириной порядка 1 см длиной 2 см, на
показания 99,99μF и 999,9 mS;

- Переведите переключатель С, G - L, R в положение L, R;

- При замкнутых концах соединительного кабеля на табло прибора
должны быть показания 000,0μH или 000,1 μН и 0,000 Ω или 0,001
Ω, при разомкнутых - 999,9 Н и 9,999 MΩ

Проведение измерений

При необходимости проследить изменение параметров измеряемого объекта проводятся измерения в следующем режиме с автоматическим выбором пределов измерения.

Порядок проведения измерений следующий:

1. Присоедините измеряемый образец к прибору с помощью выводов
соединительного кабеля.

2. Установите переключатель «Запуск» в положение следящий.

3. Установите переключатель «Знак С, L» в положение (+).

4. Установите переключатель «Вид измерений» в положение С, G и
tgδ.

5. Установите переключатель «Пределы измерений» в положение
«Авт.»

6. Прочтите результаты измерения (ёмкость, pF и tgδ) на табло
прибора.