Спосіб визначення опорів високоомних об’єктів

Спосіб визначення опорів високоомних об'єктів, який полягає в тому, що високоомний об'єкт з'єднують послідовно в ланцюзі із зразковим високоомним резистором, подають на ланцюг випробувальну напругу, вимірюють падіння напруги U1 на зразковому високоомному резисторі і визначають опір високоомного об'єкта R x за формулою, 2 (19) 1 3 43990 4 ву нестабільності параметрів перетворювачів шуде R0 - опір зразкового високоомного резисмової напруги. Крім того, на результат виміру ситора. льно впливає нестійкість температури контрольоВведення в спосіб операції додаткового виміваного об'єкту. рювання падіння напруги на вході вольтметра при Відомий також спосіб виміру опорів високоомз'єднанні високоомного об'єкту паралельно із зразних об'єктів, який полягає в тому, що високоомний ковим високоомним резистором і послідовно з вхіоб'єкт з'єднують послідовно в ланцюзі із зразковим дним опором вольтметра, дає можливість випровисокоомним резистором, подають на ланцюг вибувальну напругу розподілити між паралельно пробувальну напругу, вимірюють падіння напруги ввімкненими високоомним об'єктом і зразковим на зразковому високоомному резисторі і визначависокоомним резистором, з одного боку, і вхідним ють опір високоомного об'єкту за формулою [Голанцюгом вольтметра, з іншого боку. Виміряна ловко Д.Б., Рего К.Г., Скрипник Ю.О. Основи метнапруга при цьому залежить як від вхідного опору рології та вимірювань. - К.: Либідь, 2001, - с.224]. вольтметра, так і від опору високоомного об'єкту. Крім того, відомий спосіб включає операції переРезультат попереднього виміру напруги при вихідмикання вольтметра із зразкового резистора на ному включенні вказаних елементів також визнаконтрольований об'єкт,- додаткове вимірювання чається опором високоомного об'єкту, опором зрападіння напруги на контрольованому об'єкті і визкового високоомного резистора і вхідним опором значення опору контрольованого об'єкту за форвольтметра. Проте відношення двох виміряних мулою: напруг визначається лише опором високоомного U об'єкту і опором зразкового високоомного резисR x = x RN , UN тора і не залежить від вхідного опору вольтметра. Ця властивість запропонованого способу і дозводе Ux - падіння напруги на контрольованому ляє визначити опір високоомного об'єкту по віднооб'єкті з опором R x ; шенню двох виміряних напруг з врахуванням опору зразкового високоомного резистора, що і UN - падіння напруги на зразковому резисторі забезпечує підвищення точності виміру опорів виз опором RN . сокоомних об'єктів при використанні існуючих Згідно із способом-прототипом вхідний опір вольтметрів. На кресленні представлена схема визначення вольтметра R V повинен задовольняти умові опорів високоомних об'єктів запропонованим споR V = 102 K10 4 R x . собом. Позицією 1 позначено джерело (генератор) Для високоомних об'єктів (10 МOм...10ГОм) випробувальної напруги, 2 - вимірюваний високовідповідати цій умові практично неможливо. Тому омний об'єкт, 3 - зразковий високоомний резистор, визначення опорів високоомних об'єктів відомим 4 - перемикач, 5 - вольтметр, в якому виділені вхіспособом здійснюється з великими похибками чедний опір 6 і відліковий пристрій (шкала) 7. Схема рез шунтуючу дію вхідного ланцюга вольтметра як має одну загальну точку заземлення 8. на зразковий резистор, так і на контрольований Спосіб визначення опорів високоомних об'єктів об'єкт. здійснюється таким чином. В основу корисної моделі покладена задача Випробувальна напруга від генератора 1 створити такий спосіб визначення опорів високозмінної напруги поступає на високоомний об'єкт 2, омних об'єктів, в якому введення нових операцій і послідовно з яким включений зразковий високоомнової розрахункової формули забезпечили б підний резистор 3. Паралельно зразковому високовищення точності визначення великих опорів при омному резистору 3 при вказаному положенні певикористанні для виміру порівнюваної напруги ремикача 4 підключений вольтметр 5 своїм стандартних вольтметрів. вхідним опором 6. Високоомний об'єкт 2 утворює із Поставлена задача вирішується тим, що в зразковим високоомним резистором 3 дільник наспосіб визначення опорів високоомних об'єктів, пруги з коефіцієнтом передачі відносно заземленої який полягає в тому, що високоомний об'єкт з'єдточки 8 нують послідовно в ланцюзі із зразковим високоомним резистором, подають на ланцюг випробуR0 K1 = , (1) вальну напругу, вимірюють падіння напруги U1 на R x + R0 зразковому високоомному резисторі і визначають де R x - опір високоомного об'єкту 2; опір високоомного об'єкту R x за формулою, який R0 - опір зразкового високоомного резистора відрізняється тим, що після вимірювання падіння 3. напруги U1 на зразковому високоомному резисторі Вхідний опір 6 вольтметра 5 сумірний із зразвисокоомний об'єкт з'єднують паралельно із зразковим високоомним резистором 3. Тому еквівалековим високоомним резистором і послідовно з вхінтний опір нижньої частини дільника напруги видним опором вольтметра, подають на отриманий значається паралельним з'єднанням резисторів ланцюг випробувальну напругу, вимірюють падінR0 та R x : ня напруги U2 на вході вольтметра, а опір R x R0R V R¢ = , (2) 0 високоомного об'єкта визначають за формулою R0 + R V ö æU R x = R0 ç 2 - 1÷ де R V - вхідний опір 6 вольтметра 5. ÷ çU ø è 1 ( ) 5 43990 6 Із врахуванням еквівалентного опору (2) коеВимірюють по шкалі 7 вольтметра 5 падіння фіцієнт передачі дільника напруги (1) приймає напруги U2 на його вхідному опорі 6. значення Відношення двох виміряних напруг R¢ 0 U1 R0 ¢ K1 = . (3) = . (10) R x + R¢ 0 U2 R x + R0 Підставляючи у вираз (3) значення еквіваленІз співвідношення (10) визначають значення тного опору, отримаємо опору високоомного об'єкту 2 R0R V ¢ K1 = . ö æU (4) R x = R0 ç 2 - 1÷ . R xR0 + R xR V + R0R V (11) ÷ çU ø è 1 Падіння напруги на зразковому високоомному Як видно з отриманого виразу (11), результат резисторі 3 із врахуванням шунтуючої дії вхідного виміру не залежить від значення вхідного опору опору 6 вольтметра 5 R V вольтметра 5. Якщо друга виміряна напруга R0R V U1 = U0 , (5) R xR0 + R xR V + R0R V U2 більше в 2 рази першої виміряної напруги де U0 - випробувальна напруга на виході генератора 1. Вимірюють по шкалі вольтметра 7 падіння напруги U1 на зразковому високоомному резисторі 3. Далі перемикачем 4 високоомний об'єкт 2 з'єднують із зразковим високоомним резистором 3 паралельно. При цьому вхідний опір 6 вольтметра 5 виявляється включеним послідовно з високоомним об'єктом 2. Випробувальна напруга U0 генератора 1 виявляється прикладеною до паралельно-послідовного ланцюга з елементів 2, 3 та 6. Опір верхнього плеча дільника напруги визначається паралельним включенням високоомного об'єкту 2 і зразкового високоомного резистора 3: R xR0 R¢x = . (6) R x + R0 Коефіцієнт передачі дільника напруги при паралельно-послідовному включенні його елементів RV . K¢ = (7) 2 R¢x + R V Підставляючи у вираз (7) значення еквівалентного опору верхнього плеча дільника напруги з (6), отримаємо R V (R x + R0 ) . K¢ = (8) 2 R xR0 + R xR V + R0R V Падіння напруги на вхідному опорі 6 вольтметра 5 від випробувальної напруги U0 генератора 1 визначається коефіцієнтом передачі (8) дільника напруги: R V (R x + R0 ) U2 = U0 . (9) R xR0 + R xR V + R0R V (U2 = 2U1) , то має місце рівність порівнюваних опорів Rx = R0 . (12) Таким чином, вирішена поставлена задача підвищення точності виміру опорів високоомних об'єктів порівнянням із зразковим високоомним резистором за рахунок виключення впливу шунтуючої дії вимірювача напруги - вольтметра. Це дозволяє при вимірюванні опорів високоомних об'єктів, опір яких перевищує десятки МОм, використовувати електронні вольтметри, що серійно випускаються, з вхідним опором 1-10МОм. При цьому похибка вимірювання опорів визначатиметься лише класом їх точності (не більше одиниць відсотків). При використанні сучасних цифрових вольтметрів похибка вимірювань не перевищуватиме доль відсотка. Як джерело випробувальної напруги доцільно використовувати вимірювальні генератори низької частоти (1100кГц), а як зразкові високоомні резистори - мікродротяні манганінові резистори номіналом 11000МОм. Використання запропонованого способу для оцінки якості особливо чистої води, використовуваної, зокрема, для хімічного очищення графіту, забезпечило можливість доведення питомого опо ру очищеної води до 10 6 Ом × м . Останнє свідчить про практично повне видалення всіх домішок, як іонною, так і моліонной електропровідності з очищеної води. Запропонований спосіб може бути використаний для вимірювання малих значень вологості (менше 5%) кондуктометричним методом, а також для оцінки наскрізної провідності діелектричних матеріалів. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 43990 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601