[发明专利]可编程的熔融石英标准电容器

说明书

本发明公开了一种可编程的熔融石英标准电容器，该电容器包括：熔融石英盘，熔融石英盘为圆柱体，其作为电容器的绝缘电介质；上极板，上极板设置于熔融石英盘的上端面，与熔融石英盘同轴，上极板包括多个子极板；下极板，下极板作为共用电极，其设置于熔融石英盘的下端面，与熔融石英盘同轴；圆环电极，圆环电极设置于下极板的圆周外，与下极板同心，其作为屏蔽电极减小泄漏电容，连接于地电位；其中，多个子极板与下极板构成多个独立电容器，多个独立电容器的电容值具有线性比例关系。本发明提供的可编程的熔融石英标准电容器，实现了一定量程下任意测量点下的校验。

技术领域

本发明属于电容测量仪器校准领域，更具体地，涉及一种可编程的熔融石英标准电容器。

背景技术

电容器是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。平行板电容器由电容器的极板和电介质组成，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。

常用高精度标准电容器为空气电容器或采用熔融石英作为介质的电容器。熔融石英兼具高的机械结构稳定性和非常低的介质损耗，综合考虑来说，熔融石英介质的电容器仍是目前制作计量标准用电容器的最佳材料，也成为国内外主要计量机构的电容参考标准。

在精密电测量领域，为了获得高的测量准确度，一般要求标准和被测标准的名义值要尽量接近。如何实现从0.1fF到130pF的任意电容值的合成，实现在亚fF量级的电容值上逼近被测电容的真实值，将大大降低对后续测量系统的要求并提高量值传递的准确度。

在电容测量仪器校准领域，目前对精密电容测量电桥和精密LCR表的校准只能实现在几个特殊测量点下校准，因此有必要提供一种可编程电容器，实现一定量程下任意测量点下的校验，对被校仪器进行线性校准，大大提升我国在电容测量仪器方面的检测校准能力。

发明内容

本发明基于在精密电测量领域，标准和被测标准的名义值越接近，测量准确度越高的特性，提供了一种可编程的熔融石英标准电容器，通过设置多个容值具有线性比例关系的独立电容器，每个独立电容器均由一个同轴开关来控制，设置控制系统控制每只同轴开关的闭合切换即可输出0.1fF-130pF范围内六个数量级变化的任意电容值。

为了实现上述目的，本发明提供一种可编程的熔融石英标准电容器，该电容器包括：熔融石英盘，所述熔融石英盘为圆柱体，其作为电容器的绝缘电介质；上极板，所述上极板设置于所述熔融石英盘的上端面，与所述熔融石英盘同轴，所述上极板包括多个子极板；下极板，所述下极板作为共用电极，其设置于所述熔融石英盘的下端面，与所述熔融石英盘同轴；圆环电极，所述圆环电极设置于所述下极板的圆周外，与所述下极板同心，其作为屏蔽电极减小泄漏电容，连接于地电位；其中，所述多个子极板与所述下极板构成多个独立电容器，所述多个独立电容器的电容值具有线性比例关系。

优选地，所述子极板为23个，与所述下极板构成23个所述独立电容器C_i(i＝1,2,…,23)。

优选地，所述多个独立电容器的电容值具有线性比例关系，所述独立电容器C_i的电容值表示为：

其中，a_i表示第i个独立电容器C_i的电容值(i＝1,2,…,23)；a₁为独立电容器C₁的电容值。

优选地，每一个所述子极板的引出线通过一个同轴开关与控制系统连接，所述控制系统通过控制每一个同轴开关的通断调整所述标准电容器的电容值。