вводится в 20 - преобразователь типа емкость-напряжение, где получаем Ui=f(C). Оба напряжения Ui и U2 поступают на решающий усилитель 19, выполняющий вцчисление по (6-6). - -

Вь1ходное напряжение усилителя 19 поступает на указатель 24, шкала которого проградуирована в значениях собственной индуктивности исследуемого конденсатора [6-1]. Прибор ИМИ-3 является единственным для- измерения, Z-c конденсаторов с прямым отсчетом. Общий вид прибора приведен на рис. 6-5. В прибореиспользована четырехзажимная система подключения испы-.туемого конденсатора. Прибору присущи недостатки, связанные с примененной амплитудной индикаилей резонанса. Кроме этого, на результат измерения влияет взаимное расположение проводов, с помощью которых испытуемый конденсатор подключается к прибору.

Рис. 6-5. Внешний вид прибора ИМИ-3

Более совершенным прибором для измерения малых индуктивностей кон-, денсаторов большой емкости (до ПО мкф) является ИМИ-4. Блок-схема при-, бора и внешний вид его приведены на рис. 6-3, д и 6-6 соответственно. Напряжение с генератора 9 подается на измерительный узел, образованный индук-гивностями Li и L2, намотанными на тороидальных сердечниках, и испытуемым конденсатором 2 с закорачивающей перемычкой Ln, проходящей сквозь оба тороидальных сердечника. Конденсатор и перемычка образуют тем самым виток связи между Li и L. При отсутствии этого витка энергия из Zf в 2г не передается, так как магнитный поток Li замыкается в сердечнике. При наличии витка связи амплитуда и фаза напряжения в L2 определяются полным сопротивлением витка связи. Выше указывалось (см. рис. 6-1, б), что при f<jFp конденсатор представляет емкостное сопротивление, при f=fp - активное,а при />fp - индуктивное. Таким же будет и полное сопротивление конденсатора с закороткой Ln. Катушка индуктивности Z-2 оказывается при разных частотах нагруженной на практически бесконечное сопротивление; она работает на режиме холостого хода, и создаваемый ею фазовый сдвиг равен -l-jt/2.

Таким образом, если при расстройках контура CLn относительно частоты собственного резонанса в нем возможны фазовые сдвиги от -jt/2 до -1-зт2, то на выходе измерительного узла фаза изменяется от О до п [6-9]. При резонансе контура CLn, ф=я/2. Последнее позволяет применить индикатор настройки в резонанс на основе двойного преобразования частоты.

На смеситель 10 подаются колебания с частотами w и Q; на выходе его имеются частота w и комбинационные w+Q. Ток со смесителя 10 поступает на фильтр 14. который выделяет составляющие частот o)±Q и направляет токи этих составляющих на второй смеситель 13, куда поступает также напряжение частотой (о (с измерительного узла), сдвинутое на некоторый угол ф (см. рис. 6-3, д)

В анодном токе лампы второго смесителя образуются более сложные комбинационные частоты. После фильтрации высокочастотных составляющих на выходе смесителя 13

la = 2 f-

Таким образом, напряжение на выходе смесителя 13 не зависит ии от частоты (о, при которой производится измерение, ни от фазы ф этого напряжения.

Рис. 6-6. Внешний вид прибора ИМИ-4.

В момент настройки в резонанс испытуемого конденсатора 2 с перемычкой Ln (фазовый сдвпг, создаваемый измерительным узлом, составляет jt/2) напряжение на выходе смесителя 13 оказывается равным нулю (ф=я/2, ta=0).

Для фильтрации составляющих с частотами 2Q, 3Q и т. д. в токе смесителя 13 использован избирательный усилитель, настроенный на частоту Q [6-9]. Индикатором прибора служит электроннолучевой осциллограф 8, син- хронизированный сигналом частотой Q с генератора . Осциллограф 8 позволяет не только определить момент резонанса (U=0), но и установить характер полного сопротивления испытуемого объекта (емкостный или индуктивный) -при любой частоте со.

Измеряемая индуктивность конденсатора Lc - -L,u, где Lk - измеренная общая индуктивность контура (конденсатор-перемычка); Ln - индуктивность перемычки. Значение Lk определяется, как и Lc из (6-6).

Более точное соотношение для Lc, учитывающее взаимные индуктивности, индуктивность рассеяния Lj и вносимые в контур потери, приведено в [6-9]. Испытания ИМИ-4 показали, что включение исследуемого конденсатора совместно с калиброванной закорачивающей перемычкой в качестве витка связи и фазовый метод индикации резонанса особенно пригодны для измерения малых индуктивностей (от единиц наногенрн) у конденсаторов различных типов .: (слюдяных, пленочных, металлобумажных и др.) емкостью от сотен пикофарад до сотен микрофарад.

При частоте, выше резонансной (/>/р), импеданс конденсатора имеет чисто индуктивный характер (рис. 6-1, б). Поэтому, если имеется возможность измерить z конденсатора при частоте /i (причем ./i>/p), то можно быстро подсчитать Lc, т. е. Lc=z/{2nh).

Чем больше отличаются между собой fi и fp, тем точнее определится Lc*. В случае если /i=5fp, то погрешность не превысит 57о; при fi= lOfp полученное значение Lc будет занижено на 1% (за счет влияния Хс). Ограничивает применение рассмотренного метода отсутствие достаточно точных импеданс-метров в диапазоне высоких частот [2-40].

Индуктивность конденсатора в этом диапазоне частот может быть определена и резонансным методом. Для этого необходимо обровать резонансный контур из испытуемого объекта и вспомогательного конденсатора и настроить последним контур в резонанс при частоте fi. В этом случае

Г>1/(4./С

где fl - частота резонанса контура, причем fi>fp; С-резонансное значение емкости вспомогательного конденсатора.

Подобный контур (рис. 6-3, в) образован в приборе ИМИ-2 (табл. 6-2), в котором fi = 79,35 Мгц. При этом расчетная формула для индуктивности упрощается: L = 4000/C, где L дано в наногенри, а С - в пикофарадах.

Разновидностью данной является схема (рис. 6-3, е), использованная Л. А. Фоменко [6-11] для измерения собственной индуктивности секций бумажных конденсаторов. В этой схеме контур включается непосредственно в анодную цепь генератора и определяет частоту колебаний последнего. Диапазон частот генератора от 0,5 до 12 Мгц.

Последовательно с измеряемой Lc включены в параллель два переменных конденсатора, из которых Ci - основной, а Cz - подстроечный. Наличие подстроечного малоемкостного конденсатора Cz позволяет измерять Lc методом замещения. В диапазоне малых L до 100 нгн измерение, как и в ИМИ-2, выполняется при постоянной частоте (/ = const). Большие (нежели 100 нгн) индуктивности измерялись по уходу частоты Af=f (L). Шкала конденсатора Cz предварительно для каждой частоты градуировалась в сантиметрах при помощи специально рассчитанных и выполненных с возможной точностью закороток, квази-эталонов индуктивности (15-150 нгн). Контроль частоты производился по частотомеру 16.

* Имеется в виду, что r-CwLc, в противном случае необходимо учесть погрешность за счет влияния потерь в конденсаторе.

** Справедливо при малых потерях в конденсаторе. При больших потерях (tg6>0,3) необходимо вводить поправки на fi [2-40].