Способ измерения параметров комплексного сопротивления при помощи уравновешенных мостовых цепей

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ .ПОМОЩИ УРАВНОВЕШЕННЫХ МОСТОВЫХ ЦЕПЕЙ, при котором синусоидальный сигнал генератора подают на мостовую цепь, а затем ее . уравновеши-, вают, отлич.ающийся тей,что , с целью повышения точности измерения при наличии гармонической помехи, предварительно сигнал генератора и синхронизируют с помехой , запоминают результаты измерения при первом уравновешивании мостовой цепи, затем изменяют сигнал генератора до Ug и вновь уравновешивают мостовую цепь, вычисляют параметры комплексного сопротивления по формуле 5,-nS, и. (Л где SY и $2 -результаты измерений, С полученные при сигналах генератора .Ц и и, соответственно. at е .

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1128179 зю G 01 R 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сигнал генератора подают на мостовую цепь, а затем ее уравновеши-, вают, о т л и ч.а ю шийся тем; что, с целью повышения точности измерения при наличии гармонической " помехи, предварительно сигнал генератора U синхронизируют с поме1 хой, запоминают результаты измерения при первом уравновешивании мостовой цепи, затем изменяют сигнал генератора до U2 и вновь уравновешивают мостовую цепь, вычисляют параметры комплексного сопротивления по формуле

5„- пв

= ll

tl . !

U где Б.(и S2 (21) 3521972/18-21 (22) 1О. 12. 82 (46) 07. 12. 84. Бюл. N - 45, (72) Ф.Б. Гриневич, M.Í. Сурду, В.N. Могилевский и О.А. Орнатский (71) Институт электродинамики

АН Украинской ССР (53) 621.317.733(088.8) (56) 1. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. Под ред. С.Л. Эпштейна.

М., "Советское радио", 1973, с. 536.

2 ° Гриневич Ф.Б. Автоматические мосты переменного тока. Новосибирск, РИО СО АН СССР, 1964, с. 9, 10. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ

ПОМОЩИ УРАВНОВЕШЕННЫХ МОСТОВЫХ

ЦЕПЕЙ, при котором синусоидальный

- результаты измерений, полученные при сиг- С® налах генератора .U и U2 соответственно. Ф

С .

1 11281

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для высокоточного из мерения параметров комплексных сопротивлений мостовыми методами.

Известен способ измерения пара5 метров комплексных сопротивлений, основанный на методах прямого преобразования измеряемых параметров в параметры синусоидального напря( жения или.тока, частоты сигналов или интервала времени (1 ).

Недостаток данного способа - зна чительная погрешность измерения (не менее 0,1X)

Известен способ измерения параметров комплексного сопротивления при помощи уравновешенной мостовой цени, питаемой от генератора синусоидального напряжения согласно ко20 торому мостовую цепь с подключенным исследуемым комплексным сопротивлением уравновешивают, а отсчет измеряемых параметров производят по состоянию регулируемых элементов мос25 товой цепи при достнжении равновесия (2 J. Недостатком известного способа является снижение .точности измере30. ния параметров комплексного сопротивления при наличии внешней помехи, частота которой близка рабочей частоте моста. Так, при высокоточных измерениях на частоте 1 кГц такой внешней помехой является .двадцатая З5 гармоника сетевого напряжения, на частоте 100 Гц — вторая гармоника.

Экранирование (электростатическое, электромагнитное) объекта измерения для защиты от таких помех не может 40 быть .широко применено, так как оно изменяет параметры объекта измерения. Кроме того, размеры объектов измерения могут. изменяться в широких пределах. Подавить эти помехи.. 45 при помощи высокоизбирательных звеньев невозможно, так как частота сети (и ее высших гармоник) не является стабильной и может быть равной рабочей частоте моста. В этом случае 50 погрешность измерения наибольшая и при измерении параметров высокоомных объектов на низких частотах достигает нескольких процентов, что недопустимо при проведении вы- 55 сокоточных измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров комплекс79 1 ного сопротивления при наличии гармонической помехи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения параметров комплексного сопротивления при помощи уравновешенных мосто- . вых цепей, при котором синусоидальный сигнал генератора подают на мостовую цепь, а затем ее уравновешивают, предварительно сигнал генератора U синхронизируют с помехой, запоминают результаты измерения при первом уравновешивании мостовой цепи, затем изменяют сигнал генератора до U и вновь уравновешивают мосто2 вую цепь, вычисляют параметры комплексного сопротивления по формуле

5 -й5 2 °

0„ где S„, S — результаты измерений, полученные при сигналах

У генератора Б„ и У соответственно.

Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что борьба с помехой ведется путем синхронизации сигнала гег,ратора, питающего мостовую схему, с помехой, последующих двух измерений при разных уро нях сигнала генератора и обработки их результатов, т. е. коррекции реэультататов измерений, полученных при воздействии помехи, а не подавлением самой помехи. Эту формулу можно применять только в .том случае, если.параметры помехи в обоих .измерениях одни и те же. Для достижения этого необходимо синхронизировать сигнал генератора с помехой.

На.фиг. 1 изображена измерительная схема моста переменного тока для измерения емкости и проводимости конденсаторов; на фиг. 2 — блок-, схема моста, реализующего предлагаемый способ.

Мост содержит сетевой источник

1, синхронизирующий блок 2, генератор 3 синусоидального сигнала, переключаемый делитель .4, мостовую цепь 5, два зажима 6 и 7 для подклю.чения исследуемого комплексного сопротивления 8,. датектор 9 равновесия, уравновешивающие элементы

10 и 11, запоминающие блоки 12 и

13 „ блоки 14 и 15 умножения, вычитающие блоки 16 и 17, блоки 18 и 19 деления, отсчетный блок 20.

1128179 раментов р и

q(p=

Щ. !! о

q =--3) щ, %, — образцовая мера проводимости 3 — образцовая мера емкости.

С„

1пс! о

Go.

"!х

Р! = о

Зп I, el

2(о! и 02 Ьр

25 з„(эз 4(о1= "!ь О,!! С

30 е п С" еЗ !(О) П (! С . (31

1 !(о1 "! 0 ир С

Hq, 3

Сетевое напряжение подается с выхода сетевого источника 1 на вход синхрониэирующего блока 2, управляющего генератором 3. Частота Е напряжения на выходе генератора становится кратной (а при измерениях на частоте 50 Гц и равной) частоте сети. Это напряжение через переключаемый делитель 4 питает мостовую цепь 5. К зажимам. 6 и 7 подключено измеряемое комплексное сопротивление 8 †. объект измерения.

По цепи объекта измерения (фиг. 1) ! протекает;ток, обусловленный напряжением U на выходе переключаемо-. го делителя 4 и сетевой. помехой.

Ток неравновесия:3 поступает в деН тектор 9 равновесия.

Детектор 9 равновесия анализирует изменение параметров сигнала неравновесия и формирует управляюЩие сигналы на уравновешивающие элементы 10 и 11 таким образом, чтобы привести мост в равновесие. Уравновешивающие элементы уравновешивают мостовую. цепь (например, изменением числа витков обмоток m и m, .фиг. 1) до тех пор, пока детектор равновесия не зафиксирует равнове1 1 сие.

Равновесные значения параметров» уравновешивающих элементов составляют (2) где Хп(йе 1 и 1!!(Т,„1 — квадратные составляющие тока; вызванного помехой, „(Re)- синфазная напряженйю Ц генератора; ир — круговая частота; — равновесные значения регу-. лируемых пагде GÄ., С„- измеряемые проводимость и емкость конденсатора. Эти значения запоминаются запоминающими блоками

12 и 13, после чего на выходе переключаемого делителя 4 устанавливается напряжение . U2-- n0< и .вновь уравновешивается мост. Равновесные значения параметров уравновешиваний следующие:

Ф . значения Р2.(O1и Ч2(,, умноженные, блоками 14 и 15 умножения на коэффициент п, вычитаются вычитающнми блоками 16 и 17 из значений Р.,(1 и

Полученные значения делятся . блоками 18 и 19 деления на коэффици- ен т 1-п.

На выходах устройств деления фор- мируются откорректированные значения параметров Р!,. и q,„, по которым отсчетный блок 20 производит отсчет измеряемых. параметров С„ и С„. Полу" ченные скорректированные значения

Р„ и q (т.е. отсчет результатов измерения) пропорциональны проводимости G и емкости С„ измерения и не зависят от параметров помехи.

Применение в мостах неременногб тока. предлагаемого способа измерения позволит снизить погрешность изме;

Ф рения в 3-.5 раз по сравнению с известным способом и полностью устра-,. нить влияние гармоник сети.

1128179

Составитель В. Семенчук.

Техред .С.Ингунова Корректор А. Обручар

Редактор В. Петраш

Заказ 9023/33 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб.„ д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4