Мкостной зонд

Развитие электроники привело к появлению высокочувствительных осциллографов с широкой полосой пропускания сигналов и широкополосных усилителей с большим коэффициентом усиления и малым дрейфом нуля. Становится возможным применять простейшие электродные системы с неподвижными электродами типа рис. 1.9 и непосредственно измерять заряд (напряжение), который индуцируется на измерительном электроде.

Рис. 1.9. Ёмкостной зонд: 1 - защитное кольцо; 2 - измерительный электрод; 3 – изоляция; 4 – заземлённый металлический корпус; а’ - воздушный зазор

На рис. 1.9б показана схема подключения ёмкостного зонда к осциллографу: C’ - ёмкость между электродом высокого напряжения (под напряжением U ₁) и измерительным электродом 2; C_s - ёмкость между измерительным электродом и электродом 4 (ёмкость на землю). К измерительному электроду присоединяется центральная жила коаксиального кабеля, экран которого заземлён. Ёмкость кабеля C_k оказывается подключённой параллельно C_s. Символами C_m и R_m обозначены входная ёмкость (~15 пФ) и входное сопротивление осциллографа (~10 Мом). Для устранения влияния входной ёмкости осциллографа, ёмкости кабеля и неучтённой ёмкости C_s -, которые могут изменяться, параллельно входу осциллографа ставится дополнительная ёмкость C_p, которая выбирается больше C_m, C_k. Кроме того, желательно выбирать осциллограф с возможно большим входным сопротивлением R_m. Все перечисленные ёмкости подключены параллельно, образуя ёмкость C ₂ = C_s + C_k + C_p + C_m. По существу в схеме ёмкостного зонда рис. 1.9 образовался ёмкостный делитель напряжения, где высоковольтное плечо делителя образует ёмкость С ₁ между измерительным и высоковольтным электродами. Вопросы согласования кабеля с зондом и осциллографом в этом разделе не рассматриваются. Здесь отметим лишь важность согласования при измерениях на высоких частотах и необходимость учёта волнового сопротивления кабеля.

Контрольные вопросы

1. Что можно измерять вольтметром Чернышёва?

2. На каком принципе производятся измерения высокого напряжения вольтметром Чернышёва?

3. Для чего нужен контактор в вольтметре Чернышёва?

4. Что показывает измерительный гальванометр в вольтметре Чернышёва?

5. Как определить величину напряжения на высоковольтном электроде по массе уравновешивающего груза в вольтметре Чернышёва?

6. Можно ли вместо грузов использовать катушки с током в вольтметре Чернышёва?

7. Как определить величину напряжения на высоковольтном электроде по показаниям амперметра в вольтметре Чернышёва?

8. В чем состоят достоинства и недостатки вольтметра Чернышёва?

9. Как работают крутильные весы?

10. Кто изобрёл крутильные весы?

11. Из каких составных частей состоит электростатический киловольтметр?

12. На каком принципе работает электростатический киловольтметр?

13. Как производится измерение напряжения с помощью электростатического киловольтметра?

14. Как переключать диапазоны измерения высокого напряжения в электростатическом киловольтметре?

15. Как устроен световой отсчёт на шкале электростатического киловольтметра?

16. На каком подвесе закреплён чувствительный элемент электростатического киловольтметра?

17. Каково входное сопротивление электростатического киловольтметра?

18. Какова входная ёмкость электростатического киловольтметра?

19. Каков частотный диапазон измерения переменных электрических полей с помощью электростатического киловольтметра?

20. На каком принципе работает роторный вольтметр?

21. От чего зависит величина индуцированного заряда в роторном вольтметре?

22. Почему индуцированный ток зарядки пластин роторного вольтметра постоянный, хотя после выравнивания плотности заряда на измерительной пластине роторного вольтметра с напряжённость электрического поля ток должен прекратиться?

23. Каков порядок величины индуцированного тока в роторном вольтметре?

24. Для чего нужны щёточные контакты в роторном вольтметре?

25. Где используются роторные вольтметры?

26. На каком принципе работает вибрационный вольтметр?

27. Чем принцип действия вибрационного вольтметра отличается от принципа действия роторного вольтметра?

28. На каком принципе работает измеритель электромагнитного поля промышленной частоты П3-50?

29. Какова чувствительность измерителя П3-50 при измерении напряжённости электрического поля?

30. Какова чувствительность измерителя П3-50 при измерении напряжённости магнитного поля?

31. Можно ли измерителем П3-50 измерять постоянные электрические поля?

32. Можно ли измерителем П3-50 измерять магнитные поля, создаваемые постоянным током?

33. Зависит ли чувствительность измерителя П3-50 от его ориентации в пространстве?

34. Как правильно располагать измеритель П3-50 при измерениях?

35. Сколько раз следует проводить измерения в одной точке пространства измерителем П3-50 и как?

36. Каков принцип действия ёмкостного зонда?

37. Какие поля можно измерять ёмкостным зондам?

38. Какие требования предъявляются к низковольтной части измерительной установки при измерениях ёмкостным зондом?