149504. lajstromszámú szabadalom • Nagyfrekvenciás impedanciamérő berendezés

Megjelent: 1962. április 30. MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL 149.504. SZÁN 21. e. 29—36. OSZTÁLY — SA—1332. ALAPSZÁM Nagyfrekvenciás impedanciamérő berendezés Dr. Schay Géza akadémikus, Soós János villamosmérnök, Nagy Lajos György és Szekrényesy Tamás vegyészmérnökök, mind a négyen Budapesten A bejelentés napja: 1961. február 25. Kémiai analíziseknél, különböző szigetelőanyagok dielektromossági tényezőjének vizsgálatakor, de az ipar számos más területén is (híradástechnikai alkatrészek mérésénél, automatikai és egyéb méréseknél stb.) gyakran szükség van érzékeny kapacitásmérőkre. Ujabban szükségessé vált a változtatható, minél magasabb mérési frekvencia is. A fenti igények kielégítésére különböző mérési módszereken alapuló berendezéseket alkalmaznak, ezek többsége a kapacitások (Dl. induktivitások) váltakozóáramon tanúsított impedanciáját 'méri. Ebben az esetben a mérendő kapacitás fegyverzetei között (a mérőfrekvenciának megfelelő), nagyfrekvenciás erőtér lép fel, ez lehetővé teszi, hogy ebben a térben vizsgálhassuk a szigetelőanyagok viselkedését. (A továbbiakban csak kapacitásmérést említünk, de a mondottak induktivitás mérésre is vonatkoznak.) A mérést eddig rendszerint a következő ismert módszerek egyike alapján végezték: 1. Feszültség-árammérés elvét alkalmazva, ismert feszültségű és frekvenciájú áramkörbe kapcsolták a mérendő kapacitást és a rajta átfolyó áramot mérték. E mérés érzékenysége nem túlzottan nagy és a mérési pontosság sem kielégítő. 2. Az ismert hídimódszerekikel, melyek alkalmazása már kielégítő pontosságot és érzékenységet biztosít. A hidat tápláló áramforrás frekvenciája azonban az elkerülhetetlen földelési és árnyékolási nehézségek miatt 10—20 MHz fölé általában nem növelhető, ami pedig gyakran kívánatos, sőt szükséges volna. 3. Nagyobb frekvenciákon a mérést ún. rezonancia módszerrel végezték, azaz a mérendő elemet rezgőkörbe kapcsolták, és mérték- a rezgőkör rezonanciafrekvenciájának változását. Ez a módszer kisveszteségű kondenzátorok mérése esetén (nagy jósági-tényezőjű rezgőkörök alkalmazásakor) kielégítő pontosságot ad, URH tartományban azonban az elkerülhetetlen szórt kapacitások miatt ä mérés érzékenysége és pontossága csökken. A rezgőkör rezonanciafrekvenciáját e mérési módszer alkalmazása esetén gyakran úgy mérik, hogy megállapítják a rezgőkör iampedanciakarakterisztikájának maximumát, azaz a rezgőkörre laza csatolással rádiófrekvenciás jelet kapcsolnak és mérik a rezgőkör kapcsain fellépő feszültséget. Ennek maximumánál van a rezonanciapont. Ez a mérés azonban már elvileg sem a legérzékenyebb, hiszen a rezonanciaponton a rezgőikör impedanciakarakteriszitikája nulla iránytangenssel megy át. Differenciálisán kis változásnál a rezonanciapontban nem kapunk a rezgőkör kapcsain amplitudóváltozást. Mérni pedig okvetlenül a rezonanciapontban kell, mert e pontnak a helyét csak a rezgőkör reaktív elemeinek értéke (LC szorzata) szabja meg. Helyesebb tehát a rezonanciamódszeres mérést a fáziskarakterisztikán elvégezni, mivel ez a karakterisztika a rezonanciaponton a legmeredekebb (és lineáris) változással megy át. Ezen a karakterisztikán akkor lehet mérni, ha a mérendő kapacitást tartalmazó rezgőkört oszcillátorba építik be. Ha ugyanis ekkor a mérendő kapacitást tartalmazó rezgőkört rezgésbe hozzuk, a rezgőkör sarkain mérhető frekvencia csak a rezgőkör LC szorzatától függ, — feltéve, hogy a rezgőkör működését az oszcillátorkapcsolás nem befolyásolja. A mérést úgy szokás végezni, hogy a mérendő kapacitást az oszcillátor rezgőkörébe kapcsolják, és az oszcillátor frekvenciaváltozását mérik. A mérés érzékenysége növelhető, ha két azonos frekvenciára hangolt oszcillátor különbségi frekvenciáját képezzük, majd az egyik oszcillátor elbangolásakor megmérjük a megváltozott különbségi frekvenciát. így a frekvenciaváltozást pontosabban lehet mérni, de a pontosságot korlátozza a két oszcillátor ún. drift-je (a frekvencia spontán ingadozása) ill. egymáshoz viszonyított frekvenciaállandósága. Mérhető az oszcillátor frek-