Устройство для измерения сопротивления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее клеммы для подключения измеряемого объекта, магнитный компаратор постоянного тока, состоящий из двух магнитных сердечников на которых намотаны обмотки, соответственно, с постоянным и регулируемым количеством витков, обмот ка возбуждения и индикаторная обмотка , а также генератор возбуждений, выходы которого подключены к обмоткам возбуждения, детектор баланса ампер-витков, входы которого подАтючены к выводам индикаторной обмотки, а выход - к нуль-индикатору, от-, личающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности, оно снабжено тремя усилителями и тремя образцовыми резисторами , причем обмотка с постоянным количеством витков включена между выходом первого усилителя и его инвертирующим входом, который через первый образцовый резистор соединен с j одним из выводов источника постоян (Л ного напряжения и одной клеммой для подключения измеряемого объекта, с другая клемма подключена к инвертирующему входу второго усилителя и через второй образцовый резистор соединена с выходом второго усилителя , регулируемая обмотка компаратора включена выходом третьего усилителя и его инвертирующим входом, который через третий образцовый резистор соединен с выходом второго СП усилителя, а неинвертирующие входы всех трех усилителей и второй вывод источника постоянного напряжения со соединены между собой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Ц5В G 01 g 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3538422/18-21 (22) 28,10.82 (46) 23.02 ° 84. Бюл. Р 7 (72) Е.Я.Бадинтер, A Ì.Чернов, Е,И.Шморгун и В,A ..Яцук (71) Кишиневский научно-исследовательский институт электроприборостроения Научно- производственного объединения Микропровод и Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621. 317.333 (088,8) (56) 1, Клибанов Л,И. и др. Высокоомные меры электрического сопротивления. Аппаратура и методы аттестации . — Иэмерени я, контроль, автоматизация. Научно-технический реферативный сборник. Вып. 3 (37) . М., 1981, с.19-28.

2, Н.J.Kusters and М.Р.Мас--Martin

А Direct Current Сошраг at or Br i dg e

for High, Resistance Measurements

TEEE Trans. Instrum . Meas. v01

1М-22, У 4, December, 19 72 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее клеммы для подключения измеряемого объекта, магнитный компаратор постоянного тока, состоящий из двух магнитных сердечников на которых намотаны обмотки, соответственно, с постоянным и регу„„Я0„„1 519 А лируемым количеством витков, обмот= ка возбуждения и индикаторная обмотка, а также генератор возбуждений, выходы которого подключены к обмоткам возбуждения, детектор баланса ампер-витков, входы которого подхлючены к выводам индикаторной обмотки, а выход — к нуль-индикатору, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности, оно снабжено тремя усилителями и тремя образцовыми резисторами, причем обмотка с постоянным количеством витков включена между выходом первого усилителя и его инвертирующим входом, который через первый образцовый резистор соединен с @ одним из выводов источника постоянного напряжения и одной клеммой для подключения измеряемого объекта, другая клемма подключена к инверти- С, рующему входу второго усилителя и через второй образцовый резистор соединена с выходом второго усилителя, регулируемая обмотка компаратора ф, включена между выходом третьего усилителя и его инвертирующим входом, который через третий образцовый ре- а,) зистор соединен с выходом второго усилителя, а неинвертирующие входы всех трех усилителей и второй вывод Миий источника постоянного напряжения соединены между собой.

С) 1075190

Изобретение относится к злектрб= измерительной технике и может быть использовано для прецизионного изме рения электрического сопротивления, а также для поверки измерителей и магазинов сопротивления.

Известно устройство для измерения электрического сопротивления, содержащее четырехплечий резистивный мост, в одну пару противоположных плеч которого включены измеряемый резистор и уравновешивающий магазин, а в другую — постоянные рези сторы (1), Недостатком известного устройства является низкая точность измерения вследствие влияния токов утечки чере з сопроти вление изоляции элементов конструкции моста, нестабильнос ти реэисторных элементов плеч моста, влияния уравновешивающего (отсчетного) плеча, источника питания моста и параметров коммутирующих узлов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее клеммы для подключения измеряемого объекта, магнитный компаратор тока, состоящий из двух магнитных сердечников, на которых намотаны обмотка с постоянным количеством витков, регулируемая обмотка, обмотка возбуждения, индикаторная обмотка; генератор возбуждения, детектор и индикатор баланса ампер-витков магнитного компаратора, а также источник постоянно- 35

ro тока, образцовый и измеряемые ре зисторы, регулируемый источник постоянного тока и гальванометр f2), Недостатками известного устройства являются малый диапазон изме- 4д рения, а также низкая точность измерения вследствие влияния магнитных шумов сердечников компаратора при измерении высокоомных сопротивлений.

Целью изобретения является pac- 45 ширение диапазона и повышение точ носту измерения сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения сопро-тивления, содержащее клеммы для подключения измеряемого объекта, магнитный компаратор постоянного тока, состоящий из двух магнитных сердечников на которых намотаны обмотки, соответственно, с постоянным и регулируемым количеством витков, обмотка возбуждения и индикаторная обмотка, а также генератор возбуждения выходы которого подключены к обмоткам возбуждения, детектор баланса ампер-витков, входы которого 60 подключены к выводам индикаторной обмотки, а выход — к нуль-индикатору, снабжено тремя усилителями и тремя образцовыми резисторами, прьчем обмотка с постоянным количест- 65 вом витков включена между выходом первого усилителя и его инвертирующим входом, который через первый образцовый резистор соединен с одним иэ выводов источника постоянного напряжения и одной клеммой для подключения измеряемого объекта, другая клемма подключена к инвертирующему входу второго усилителя и через второй образцовый резистор соединена с выходом второго усилителя, регулируемая обмотка компаратора включена между выходом третьего усилителя и его инвертирующим входом, который через третий образцовый резистор соединен с выходом второго усилителя, а неинвертирующие входы всех трех усилителей и второй вывод источника постоянного напряжения соединены между собой, На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит магнитный компаратор 1 тока, состоящий из двух магнитных сердечников 2 и 3, на которых намотаны обмотка 4 с постоянным количеством витков, регулируемая обмотка 5, обмотки б и 7 возбуждения и индикаторная обмотка 8, генератор 9 возбуждения, выходы которого подключены к обмоткам б и 7 возбуждения, детектор 10 баланса ампервитков, входы которого соединены с индикаторной обмоткой 8, а выходы с нуль-индикатором 11, первый, второй и третий усилители 12-14 постоянного тока, измеряемый резистор 15, первый, второй и третий образцовые резисторы 16-18, а также источник 19 постоянного напряжения. Инвертирующий вход усилителя 12 через первый образцовый резистор 1б соединен с источником 19 постоянного напряжения и через обмотку 4 с постоянным количеством витков подключен к выходу усилителя 12. Инвертирующий вход усилителя 13 через резистор 17 соединен с его выходом, а через измеряемый резистор 15 — с источником

19 постоянного напряжения. Выход усилителя 13 подключен к инвертирующему входу усилителя 14, к которому подсоединен и один из выводов регулируемой обмотки 5, а регулирующий вывод последней соединен с выходом усилителя 14.

Устройство работает следующим об- разом, Напряжение с источника 19 постоянного напряжения подают на инвертирующий измерительный усилитель, собранный на усилителе 13, измеряемом резисторе 15 и втором образцовом резисторе 17, Выходное напряжение измерительного усилителя подают на преобразователь напряжение-ток, состоящий из третьего образцового резистора 18 и усилителя 14, ток преоб1075190

40 где кш— напряжение источника 19 постоянного напряжения; сопротивление образцового резистора 17; сопротивление измеряемого резистора 15. раз ователя пропуск ают через ре гулируемую обмотку 5 магнитного компаратора тока. Одновременно напряжение с источника 19 постоянного напряжения подают на второй преобразователь напряжение-ток, реализованный 5 на первом образцовом резисторе 16 и усилителе 12, выходным током которого запитывают обмотку 4 с постоянным количеством витков магнитного компаратора 1 тока, )О

Обмотки регулируемая 5 и с постоянным количеством витков 4 преобразуют токи, протекающие в них, в напряженность постоянного магнитного поля, причем их включают так, чтобы они создавали встречно-направленные напряженности, Посредством магнитного компаратора тока и генератора возбуждения алгебраическую сумму напряженностей (реэультирую щую напряженность) постоянного магнитного поля преобразуют в ЭДС четных гармоник. Эту ЭДС, наводимую в обмотке 8, усиливают и преобразуют в постоянное напряжение с по" щью 25 детектора 10 баланса ампер-витков, а постоянное напряжение индицируют посредством нуль-индикатора 11. Изменением количества витков регулируемой.обмотки 5 добиваются нулевых показаний нуль-индикатора 11 и про30 изводят отсчет измеренного сопротив ления по лимбам регулируемой обмотки.

Выходное напряжение М второго усилителя равно

Напряжение V< преобразуется в постоянный ток, равный

1 (г)

Rx ог где Я - сопротивление резистора 18.

Через обмотку 4 магнитного компар ат ар а тока пропуск ают то к 1г равный

1г.= g оЗ

Rî>

Rх= — — й„ аког (45 где ®„,Фд — количество витков соответственно регулируемой

5 и 6 с постоянным количеством витков 4 обмоток.

Как видно из равенства (4) предельная погрешность измерения сопро тивления будет равна сумме погрешностей отношения витков обмоток 4 и 5, отношения сопротивлений резисторой 17 и 18, сопротивления резистора 16, а также погрешностей от входных токов и дрейфа напряжения смещения усилителей и магнитных шумов магнитного компаратора тока.

Учтя некоррелированность погрешностей, суммарная среднеквадратичная погрешность измерения составит

7 ° 10"" Ъ при 10 Ом и 1,7 ° 10 В при 10 Ом.

Таким образом, устройство позволя— ет расширить диапазон и повысить точность измерения сопротивлений, при равенстве аппаратурных затрат по сравнению с известными устройствами. где R gg — сопротивление резистора 16, При балансе ампер-витков магнитного компаратора тока можно записать . 1 %1= 1г Wq или, подставив значения

I< и L из уравнений (2) и (3), получим

1075190

Тираж 711 Подпис н ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

1 1 30 35 р Москва, Ж-35,, Раушская наб,, д, 4/5

3 ак аэ 49 3/39

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель Л,Михалев

Редактор С, Патрушева Техред А. Бабинец Корректор М. Шароши