SU1659883A1 - Method of simultaneous and non-contact measuring direct current and voltage - Google Patents
Method of simultaneous and non-contact measuring direct current and voltage Download PDFInfo
- Publication number
- SU1659883A1 SU1659883A1 SU894671420A SU4671420A SU1659883A1 SU 1659883 A1 SU1659883 A1 SU 1659883A1 SU 894671420 A SU894671420 A SU 894671420A SU 4671420 A SU4671420 A SU 4671420A SU 1659883 A1 SU1659883 A1 SU 1659883A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- measuring electrode
- time
- voltage
- shielding
- mis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл эффективного измерени напр жений и токов в высоковольтных цеп х. Цель изобретени - повышение точности измерений за счет использовани МДП-триодной структуры, а также за счет достижени максимально возможного значени тока ее входной цепи путем выбора времени экспонировани измерительного электрода, равного посто нной времени индуцировани на измерительном электроде полного зар да и выбора времени экранировани измерительного электрода, равного времени считывани сигнала, соответствующего времени стекани полного индуцированного на измерительном электроде зар де через входное сопротивление МДП-триодной структуры -достигаетс тем, что измерение электрического пол осуществл ют МДП- триодной структурой, формируют пр мой и инверсные сигналы, которыми воздействуют на формирователи напр жени и тока, при этом синхронно коммутируют на землю. Экранирующий и измерительный электроды , врем экспонировани которых поддерживают равным посто нной времени индуцировани на измерительном электроде полного электрического зар да, а врем экранировани поддерживают равным посто нной времени считывани сигнала с измерительного электрода. Устройство, реализующее способ, содержит проводник 1, эталонный резистор 2, экранирующий электрод 3, измерительный электрод 4, контактные группы 5, электронный коммутатор б, импеданс 7, входную цепь МДП-триодной структуры 8, неинвертирующий импеданс 9, формирователь 10 напр жени , инвертирующий импеданс 11, формирователь 12 тока и цифровой измерительный блок 13. 1 ил. Ј сл ю 00 со соThe invention relates to a radio metering technique and can be used to efficiently measure voltages and currents in high voltage circuits. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by using the MIS-triode structure, as well as by achieving the maximum possible current value of its input circuit by choosing the exposure time of the measuring electrode equal to the constant induction time on the measuring electrode of the total charge and selecting the shielding time of the measuring electrode equal to the readout time of the signal corresponding to the drainage time of the total charge induced on the measuring electrode through the input resistance ix MIS triode structure -dostigaets in that the measurement of the electric field is carried out MIS triode structure formed straight and inverted signals which affect conditioners voltage and current, in synchronization with the commute to the ground. The shielding and measuring electrodes, the exposure time of which is maintained equal to the constant induction time on the measuring electrode of the full electric charge, and the shielding time maintained equal to the constant reading time of the signal from the measuring electrode. A device that implements the method contains a conductor 1, a reference resistor 2, a shielding electrode 3, a measuring electrode 4, contact groups 5, an electronic switch b, impedance 7, an input circuit of a MIS-triode structure 8, a non-inverting impedance 9, a voltage driver 10 that inverts impedance 11, current driver 12 and digital measuring unit 13. 1 Il. Ј cl. 00 co.
Description
Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл эффективного измерени напр жений и токов в высоковольтных цеп х.The invention relates to a radio metering technique and can be used to efficiently measure voltages and currents in high voltage circuits.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет использовани МДП-триодной структуры, а также за счет достижени максимально возможногоThe aim of the invention is to improve the measurement accuracy by using the MIS-triode structure, as well as by achieving the highest possible
значени тока ее входной цепи путем выбора времени экспонировани измерительного электрода, равного посто нной времени индуцировани на измерительном электроде полного зар да и выбора времени экранировани измерительного электрода, равного времени считывани сигнала, соответствующего времени стекани полного индуцированного на измерительном электроде зар да через входное сопротивление МДП-триодной структуры.the value of the current of its input circuit by selecting the exposure time of the measuring electrode equal to the constant induction time on the measuring electrode full charge and selecting the shielding time of the measuring electrode equal to the reading time of the signal corresponding to the drain time of the full induced charge on the measuring electrode through the MOS- triode structure.
Бесконтактное и одновременное измерение посто нного напр жени и посто нного тока посредством предложенного способа осуществл ют следующим образом . В зону действи электрического пол источника посто нного напр жени и тока помещают измерительный электрод, выполненный из электропроводного материала обычно дисковой формы, а перед ним со стороны действующего электрического пол размещают второй электрод, площадь которого не меньше площади измерительного электрода, также выполненный из электропроводного материала. Измерительный электрод гальванически соедин ют с управл ющим электродом (затвором) МДП-триодной структуры, а также посредством контактной группы электронного коммутатора соедин ют с землей. Также посредством другой контактной группы того же электронного коммутатора соедин ют экранирующий электрод с землей. В неинвертирующую и инвертирующую выходные цепи МДП-триодной структуры включают нагрузки, обычно резистивные, которые соедин ют электрически с формировател ми напр жени и тока.Contactless and simultaneous measurement of direct voltage and direct current by the proposed method is carried out as follows. A measuring electrode made of an electrically conductive material, usually of a disk shape, is placed in the zone of action of an electric field of a source of direct voltage and current, and a second electrode, the area of which is not smaller than the area of the measuring electrode, also made of an electrically conductive material is placed in front of it. The measuring electrode is galvanically connected to the control electrode (gate) of the MIS triode structure, and also connected to ground via the contact group of the electronic switch. Also, through a different contact group of the same electronic switch, the shielding electrode is connected to ground. The non-inverting and inverting output circuits of the MIS-triode structure include loads, usually resistive, that are electrically connected to a voltage and current driver.
Осуществл ют периодическое экспонирование и экранирование измерительного электрода.Periodic exposure and shielding of the measuring electrode is performed.
На стадии экспонировани , когда контактные группы электронного коммутатора отключают экранирующий и измерительный электрод от земли, экранирующий электрод вл етс прозрачным дл внешнего электрического пол Е, создаваемого источником посто нного напр жени и тока, т.е. не вли ет на величину действующего на измерительный электрод пол Е и на нем возникает наведенный зар д Q ea ES (1), который создает потенциал р - гъ Е S/C , где Ба - абсолютна диэлектрическа проницаемость среды; Е - напр женность электрического пол источника посто нного напр жени , действующа на экранирующий электрод; С - суммарна емкость измерительного электрода и МДП-триодной структуры.At the stage of exposure, when the contact groups of the electronic switch disconnect the shielding and measuring electrode from the ground, the shielding electrode is transparent to the external electric field E generated by a source of constant voltage and current, i.e. It does not affect the magnitude of the field E acting on the measuring electrode and an induced charge occurs on it Q ea ES (1), which creates the potential p - c e E S / C, where Ba is the absolute dielectric constant of the medium; E is the voltage of the electric field of the constant voltage source acting on the shielding electrode; C is the total capacitance of the measuring electrode and the MIS triode structure.
При подключении экранирующего электрода с помощью контактной группы электронного коммутатора на землю, т.е. на стадии экранировани этот электрод полностью изолирует измерительный электрод от внешнего пол Е и накопленный на нем зар д стекает через входное сопротивление МДП-триодной структуры, выполненной с изолированным затвором и обладающейWhen a shielding electrode is connected using the contact group of the electronic switch to ground, i.e. at the screening stage, this electrode completely isolates the measuring electrode from the external field E and the charge accumulated on it flows through the input resistance of the MIS-triode structure, made with an insulated gate and having
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
высоким входным сопротивлением. Осуществл периодическое экспонирование - экранирование измерительного электрода, на нем формируетс переменный электрический сигнал, представл ющий переменное напр жение от 1) при экспонировании до нул при экранировании. Переменное напр жение на измерительном электроде создает ток во входной цепи МДП-триодной структуры dE/dt U/ZBX АО/At (3) а напр жение во входной цепи , где U - мгновенное значение напр жени на измерительном электроде; zBx - полное входное сопротивление МДП-триодной структуры.high input impedance. By periodically exhibiting — shielding the measuring electrode — an alternating electrical signal is generated on it, which represents a variable voltage from 1) when exposed to zero during shielding. The alternating voltage on the measuring electrode creates a current in the input circuit of the MIS triode structure dE / dt U / ZBX AO / At (3) and the voltage in the input circuit, where U is the instantaneous value of the voltage on the measuring electrode; zBx is the total input impedance of the MIS triode structure.
Изменение зар да A Q включает его возрастание на измерительном электроде на стадии экспонировани - AQ (+} и спад индуцированного на измерительном электроде зар да - Л0(-) - на стадии экранировани , т.е. AQ Q+ +Д Q-(4)The change in charge A Q includes its increase on the measuring electrode at the stage of exposure — AQ (+} and the decline of charge induced at the measuring electrode — Л0 (-) - at the screening stage, i.e. AQ Q + + D Q- (4)
Ток, создаваемый во входной цепи МДП-троидной структуры в результате периодического экранировани и экспонировани измерительного электрода, записываетс выражением, включающим две составл ющие i AQ4/Ati , (5) где Ati tes - врем экспонировани измерительного электрода;The current generated in the input circuit of the MOS-tri-structure as a result of periodic shielding and exposure of the measuring electrode is written by the expression including two components: i AQ4 / Ati, (5) where Ati tes is the exposure time of the measuring electrode;
врем экранировани измерительного электрода. the shielding time of the measuring electrode.
Дл выполнени поставленной цели - повышени точности измерений необходимо добиватьс максимально возможного значени тока во входной цепи МДП-триодной структуры, поскольку напр жение на ее затворе UsHZex. Это достигаетс в предложенном способе выбором времени экспони- ровани измерительного электрода, равного посто нной времени п индуцировани на измерительном электроде полного (максимального возможного) зар да Q, т.е. tes TI и выбором времени экранировани измерительного электрода, равного времени считывани сигнала Г2 , соответствующего времени стекани полного индуцированного на измерительном электроде зар да через входное сопротивление МДП-триодной структуры. Это врем определ етс , главным образом, величиной импеданса цепи коммутации измерительного электрода на землю (стади экранировани ), и в соответствии с выражением (опт AQ -t-/Ti + AQ-/Г2 должно быть минимально возможным дл данного типа электронного коммутатора ( п - ). Поскольку потенциал (по отношению к земле ) источника посто нного напр жени ,To accomplish this goal - to improve the measurement accuracy, it is necessary to achieve the maximum possible current value in the input circuit of the MIS-triode structure, since the voltage at its gate is UsHZex. This is achieved in the proposed method by selecting the time of exposure of the measuring electrode equal to the constant time n of induction on the measuring electrode of the total (maximum possible) charge Q, i.e. tes TI and the selection of the screening time of the measuring electrode equal to the time of reading the signal G2, corresponding to the time of the total charge induced by the measuring electrode through the input resistance of the MIS-triode structure. This time is determined mainly by the magnitude of the impedance of the switching circuit of the measuring electrode to the ground (screening stage), and in accordance with the expression (opt AQ -t- / Ti + AQ- / Г2 should be the minimum possible for this type of electronic switch ( -). Since the potential (relative to earth) of a source of constant voltage,
представл ющего цепь, содержащую проводник с эталонным резистором, пропорционален напр женности электрического пол Е, действующего на электрод, то напр жение на затворе МДП-триодной структуры также пропорционально потенциалу источника посто нного тока, т.е. прикладываемого к данной цепи посто нного напр жени (). При использовании линейной области сток - затворной характеристики МДП-триодной структуры, в выходной ее цепи протекает ток, пропорциональный напр жению источника , т.е.representing a circuit containing a conductor with a reference resistor, is proportional to the intensity of the electric field E acting on the electrode, then the voltage across the gate of the MIS triode structure is also proportional to the potential of the DC source, i.e. applied to this circuit constant voltage (). When using the linear region of the drain - gate characteristics of the MDP-triode structure, a current flows in its output circuit, proportional to the source voltage, i.e.
lBb., (6)lBb., (6)
где U - измер емое посто нное напр жение;where U is the measured DC voltage;
Ki, K2 - коэффициенты пропорциональности;Ki, K2 - proportionality coefficients;
S - крутизна сток-затворной характеристики . Протекающий ток Вых создает в исто- ковой цепи пр мой сигнал U+, пропорциональный потенциалу провода за эталонным резистором, т.е. пропорциональный контролируемому посто нному напр жению , а в стоковой цепи инверсный сигнал U-, пропорциональный падению напр жени на эталонном резисторе, т.е. напр жению U IR3 или U- K3I, где I - измер емый посто нный ток, Кз - коэффициент пропорциональности.S is the slope of the drain-slide characteristic. The flowing current Output creates a direct U + signal in the source circuit, which is proportional to the potential of the wire behind the reference resistor, i.e. proportional to the controlled constant voltage, and in the drain circuit, the inverse signal U-, proportional to the voltage drop across the reference resistor, i.e. voltage U IR3 or U-K3I, where I is the measured direct current, Cs is the proportionality coefficient.
Воздействуют сформированным в выходной цепи МДП-триодной структуры пр мым сигналом U+ на формирователь напр жени и сигналом U- на формирователь тока.The direct signal U + generated on the output circuit of the MIS-triode structure is applied to the voltage driver and the U- signal to the current driver.
Сигналы с выходов формирователей напр жени и тока через аналоговую сигнальную часть электронного коммутатора воздействуют на цифровой измерительный блок, где они преобразуютс в двоичные цифровые коды, дешифруютс и регистрируютс на цифровом табло, которое отражает значени контролируемых бесконтактным способом посто нного напр жени и тока.The signals from the outputs of the voltage and current drivers via the analog signal part of the electronic switch act on the digital measuring unit, where they are converted into binary digital codes, decrypted and recorded on a digital display, which reflects the values of DC and current controlled in a contactless manner.
Изложенный способ одновременного и бесконтактного измерени посто нного напр жени и тока реализуетс устройством, структурна схема которого представлена на чертеже.The described method for the simultaneous and non-contact measurement of DC voltage and current is implemented by a device whose structural diagram is shown in the drawing.
Устройство содержит замкнутую цепь источника посто нного напр жени , включающую проводник 1 и эталонный резистор 2. Экранирующий электрод 3 и измерительный электрод 4 через контактные группы 5 электронного коммутатора 6 соединены с нулевой шиной. В коммутирующую цепь измерительного электрода 4 последовательно с контактной группой 5 включен импедансThe device contains a closed circuit of a source of direct voltage, including conductor 1 and the reference resistor 2. The shielding electrode 3 and the measuring electrode 4 are connected to the zero bus through the contact groups 5 of the electronic switch 6. In the switching circuit of the measuring electrode 4 in series with the contact group 5 included impedance
7, подключенный параллельно входной цепи МДП-триодной структуры 8. Ее неинвертирующий импеданс 9 через формирователь 10 напр жени соединен с первым входом электронного коммутатора 6. Инвертирующий импеданс 11 через формирователь 12 тока соединен с вторым входом электронного коммутатора 6, выход которого соединен7, connected in parallel to the input circuit of the MDP-triode structure 8. Its non-inverting impedance 9 is connected to the first input of the electronic switch 6 via the voltage shaper 10. The inverting impedance 11 is connected to the second input of the electronic switch 6 through the current shaper 12, the output of which is connected
с входом цифрового измерительного блока 13.with the input of the digital measuring unit 13.
Способ реализуетс следующим образом . В замкнутую цепь источника посто нного напр жени , включающую проводникThe method is implemented as follows. In a closed circuit of a constant voltage source, including a conductor
1 и эталонный резистор 2, например в анодную цепь кинескопа, подают напр жение посто нного тока. В замкнутой цепи на эталонном резисторе 2 падает напр жение , пропорциональное протекающему в1 and a reference resistor 2, for example, an anode circuit of a kinescope, supplies a DC voltage. In a closed circuit on the reference resistor 2, the voltage drops, which is proportional to
этой цепи посто нному току. Далее воздействуют электрическим полем Е проводника 1 за эталонным резистором 2 на систему экранирующий электрод 3 - измерительный электрод А, которые коммутируютс контактными группами 5 электронного коммутатора 6 на землю. Электронный коммутатор 6 содержит управл ющую часть, включающую , например, эталонный импульсный генератор , одновибратор, два тристабильныхthis DC circuit. Next, the electrical field E of the conductor 1 is applied by the reference resistor 2 to the system of the shielding electrode 3 - measuring electrode A, which are switched by the contact groups 5 of the electronic switch 6 to the ground. The electronic switch 6 contains a control part including, for example, a reference pulse generator, a one-shot, two tristable
элемента, представл ющих контактные группы 5, и аналоговую сигнальную часть, представл ющую аналоговый коммутатор.an element representing contact groups 5; and an analog signal part representing an analog switch.
Импеданс 7 определ ет посто нную времени экранировани измерительногоImpedance 7 determines the screening time constant of the measuring
электрода Г2. На стадии экспонировани , когда контактные группы 5 электронного коммутатора 6 разомкнуты, на измерительном электроде 4 индуцируетс зар д Q. Посто нна времени экспонировани дл electrode G2. At the stage of exposure, when the contact groups 5 of the electronic switch 6 are open, charge Q is induced on the measuring electrode 4. The exposure time constant for
системы измерительный электрод 4 - МДП- триодна структура 8 с суммарной емкостью С 10-100 пФ составл ет п - system measuring electrode 4 - MDP triode structure 8 with a total capacitance of C 10-100 pF is n -
Настадии экранировани , когда контактными группами 5 электронного коммутатора 6 экранирующий электрод 3 соедин етс непосредственно, а измерительный электрод 4 через импеданс 7 - с землей, длительность этой стадии выбирают равной посто нной времени цепи стекани зар даThe screening steps, when the contact groups 5 of the electronic switch 6 connect the shielding electrode 3 directly, and the measuring electrode 4 through the impedance 7 to the ground, the duration of this stage is chosen equal to the constant time of the charge-draining circuit
с измерительного электрода 4 .е. 10 - . Как показали результаты эксперимента , оптимальное значение тока во входной цепи МДП-триодной структуры 8from the measuring electrode 4. ten - . As shown by the results of the experiment, the optimal value of the current in the input circuit of the MIS-triode structure 8
МОЖНО ПОЛУЧИТЬ, еСЛИ tes teK, Т.е. Г1 Г2IT IS POSSIBLE TO RECEIVE IF tes teK, i.e. G1 G2
..
Переменное напр жение затвора во входной цепи МДП-триодной структуры 8 создаёт в ее выходной цепи ток, который на неинвертирующем ее импедансе 9 формирует напр жение, пропорциональное измер емому напр жению , а на инвертирующем ее импедансе 10 формирует напр жение U-, пропорциональное измер емому току, т.е. , где U.I - измер емое посто нное напр жение и ток; , Ks - коэффициенты пропорциональности .The alternating voltage of the gate in the input circuit of the MDP-triode structure 8 generates a current in its output circuit, which at its non-inverting impedance 9 generates a voltage proportional to the measured voltage, and at its inverting impedance 10 forms a voltage U- proportional to the measured current, i.e. where U.I is the measured DC voltage and current; , Ks - coefficients of proportionality.
Сигналом U+ воздействуют на формирователь 10 напр жени , а сигналом U- на формирователь 12 тока, на выходе которых формируютс информационные сигналы требуемой амплитуды и частоты.The U + signal acts on the voltage driver 10, and the U signal on the current driver 12, at the output of which information signals of the required amplitude and frequency are formed.
Через электронный коммутатор б полученные в формирователе 10 напр жени и формирователе 12 тока информационные сигналы подают на цифровой измерительный блок 13.Via an electronic switch b, the information signals received in the voltage driver 10 and current driver 12 are sent to digital measurement unit 13.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894671420A SU1659883A1 (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Method of simultaneous and non-contact measuring direct current and voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894671420A SU1659883A1 (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Method of simultaneous and non-contact measuring direct current and voltage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1659883A1 true SU1659883A1 (en) | 1991-06-30 |
Family
ID=21438325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894671420A SU1659883A1 (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Method of simultaneous and non-contact measuring direct current and voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1659883A1 (en) |
-
1989
- 1989-02-17 SU SU894671420A patent/SU1659883A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 705354, кл. G 01 R 19/16, 1977. Авторское свидетельство СССР № 1288630, кл. G 01 R 29/12, 1984. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU740417B2 (en) | Electrode integrity checking | |
CN86108479A (en) | Capacitance measurement circuit | |
US3413543A (en) | Compensated ferroelectric hysteresiscope employing ground reference | |
KR20020065631A (en) | Method and apparatus for active isolation in inductive loop detectors | |
US3611131A (en) | Instrument having high dynamic sensitivity for the measurement of direct-current voltages or currents | |
SU1659883A1 (en) | Method of simultaneous and non-contact measuring direct current and voltage | |
Watson et al. | Charge‐storing technique for measuring small conduction currents under microsecond pulse conditions | |
RU1818599C (en) | Method for measuring electric field strength | |
NL194052C (en) | Range selection switch for an electronic circuit for measuring small currents. | |
US2886774A (en) | Vector locus plotters | |
JP2745692B2 (en) | Capacitive electromagnetic flowmeter | |
SU907483A1 (en) | Matrix converter of magnetic fields | |
US4047104A (en) | Ohmmeter for circuits carrying unknown currents | |
US3441851A (en) | Chopper stabilized electrical meter circuit with envelope detector and feedback means | |
SU437978A1 (en) | Ohmmeter | |
SU819725A1 (en) | Meter of strong direct currents | |
SU826844A1 (en) | Device for measuring ground resistance | |
RU2012935C1 (en) | Device for determination of polarity of leads of electrolytic capacitors | |
JPH0527830B2 (en) | ||
SU1296114A1 (en) | Apparatus for determining active component of skin electric resistance | |
RU2010249C1 (en) | Process of measurement of intensity of electric field | |
SU785794A1 (en) | Device for determining the time of rogovski's belt growth | |
US2355406A (en) | Device for use as microammeters and potentiometers | |
SU883758A1 (en) | Transient reguperating voltage determination method | |
RU2084928C1 (en) | Device measuring variations of resistance of rocks |