Устройство для измерения сопротивления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее генератор зарядных импульсов, образцовый конденсатор , нелинейньй элемент, об раэцовый резистор и нуль-орган, причем выход генератора зарядных имт пульсов через образцовый резистор соединен с анодом нелинейного элемента , катод которого соединен с входным зажимом и первой обкладкой образцового конденсатора, вторая рбкладка которого соединена с вторьм входным зажимом, другим выходом генератора зарядных импульсов и общей шиной устройства, в первый и второй входы нуль-органа соединены с первым и вторым выводами образцового резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены три источника линейно растущего напряжения, источник экспоненциально растущего напряжения , измеритель отнощения двух напряжений , второй нуль-орган и блок уп-. равления,причем выход первого нульоргана соединен с первым входом блока управления, третий выход генератора зарядных импульсов аоединен с входом установки в О первого источника линейно .растущего напряжения и с вторым входом блока управления , три вьпсода которого соединены с входами трех источников линейно растущего напряжения, четвертый выход блока управления соединен с входом установки в О второго источника линейно растущего напряжения, (Л пятый выход блока управления соединен с входом установки в О источника экспоненциально растущего напряжения и третьего источника линейно растущего напряжения, выход второго источника линейно растущего напряжения и выход источника экспоненциально растущего напряжения Соединены с ел входами второго нуль-органа, выход ч которого соединен с третьим входом блока управления и с входом запуска 4: измерителя отношения двух напряже ний, информационные входы которого СО соединены соответственно с выходами первого и третьего источников линейно растущего напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН

1157479

4(з11 G 01 11 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

lo делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3510095/24-21 (22) 09, 1.1, 82 (46) 23. OS. 85. Вюл. У 19 (72) В,Л.Котляров (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621,317.322 (088.8) (56) 1 ° Илюкович А,N..Òåõíèêà электрометрии. М., "Энергия", 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 712778, кд. G 01 R 27/02, 1976. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее генератор зарядных импульсов образцовыи кон» денсатор, нелинейный элемент, образцовый резистор и нуль-орган, причем выход генератора зарядных им= пульсов через образцовый резистор соединен с анодом нелинейного элемента, катод которого соединен с входным зажимом и первой обкладкой образцового конденсатора, вторая обкладка которого соединена с вторым входным зажимом, другим выходом генератора зарядных импульсов и общей шиной устройства, в первый и второй входы нуль-органа соединены с первым и вторым выводами образцового резистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,.с целью повышения точности, в него введены три источника линейно растущего напряжения, источник экспоненциально растущего напряжения, измеритель отношения двух напряжений, второй нуль-орган и блок уп-. равления,причем выход первого нульоргана соединен с первым входом блока управления, третий выход генератора зарядных импульсов шоединен с входом установки в "0" первого источника линейно :растущего напряжения и с вторым входом блока управления, три выхода которого соединены с входами трех источников линейно растущего напряжения, четвертый выход блока управления соединен с входом установки в "0" второго источника линейно растущего напряжения, пятый выход блока управления соединен с входом установки в "0" источника экспоненциально растущего напряжения и третьего источника линейно растущего напряжения, выход второго источника линейно растущего напряжения и выход источника зкспоненциально растущего напряжения соединены с входами второго нуль-органа, выход которого соединен с третьим входом блока управления и с входом запуска измерителя отношения двух напряжений, информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего источников линейно растущего напряжения.

l 1157

Изобретение относится к электрометрии, а именно к электрометрическнм методам и устройствам для измерения сопротивления, и может быть использовано для измерения сопротивле» ния изоляции изделий и аппаратуры, а также выходного сопротивления датчиков, например, электрохимических датчиков с твердым электролитом.

Целью изобретения является ловы- )О шение точности измерения сопротивления эа счет устранения нелинейности зависимости между измеряемым сопротивлением и величиной, поступающей в измерительный блок (в данном слу )к чае интервал времени между началом формирования линейно-изменяющегося напряжения и моментом пробоя нелинейного элемента ).

На фиг.l представлена блок-схема 2б устройства для измерения сопротивле ния,на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения сопро» тивления содержит генератор 1 заряд- у ных импульсов, образцовый резистор 2, нелинейный элемент-опорный диод Э образцовый конденсатор 4, измеряемое.сопротивление 5, нуль-орган 6, источник 7 линейно растущего напряжения, блок 8 управления, измеритель 9 отношения двух напряжений, источник 10 линейно растущего напряжения, нуль-орган ll ° источник !2 экспоненциально растущего напряже.ния, источник 13 линейно растущего напряжения первый выход генератора I зарядных импульсов через резистор 2 и опорный диод Э подключен к образцовому конденсатору 4, вторая . обкладка которого заземлена и парал- 4О лельно которому подключено измеряемое сопротивление 5, Входы нуль-органа 6 подключены к резистору 2. Третий выход генератора I. зарядных импульсов напряжения .подключен к входу установки в нуль первого источника 7 линейно растущего напряжения и к второму входу блока 8 управления, к первому входу которого подключен вы,ход нуль органа 6. Выход источника 7 о линейно растущего н пряжения подключен к первому информационному входу измерителя 9 отношения двух напряжений. Выход второго источника 10 линейно растущего напряжения под» ключеи к первому sxopy второго нульоргана 1 l к второму входу которого подключен выход источника )2 экспо-.

479 z ненциально, растущего напряжения .. Выход пуль-органа 11 подключен к третьему входу блока 8 управления и к входу запуска измерителя 9 отношения двух напряжений, к второму информационному входу которого подключен выход третьего источника .)3 .линейно растущего напряжения. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока 8 управления подключены соответственно к входам первого, второго . и третьего источников линейно расту-. щего напряжения 7, 10 и 13 к входу установки в нуль второго 10 источника линейно растущего напряжения и к входам установки в нуль источника 12 экспоненцисчьно растущего напряжения и третьего источника 13 линейно растущего напряжения, Устройство для измерения сопротивления работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает на третьем выходе прямоугольные импульсы, а на первом - прямоугольные импульсы заряда и следующие вслед за ними пилообразные импульсы обратной полярности. Под воздействием импульсов заряда конденсатор (C ) заряжается до напряжения Uo импульса заряда, а затем разряжается через измеряемое сопротивление (RÄ). Когда сумма напряжения на кснденсаторе и пилообразного напряжения превысит напряжение пробоя опорного диода 3, через опорный диод 3 и резистор 2 начинает протекать примерно постоянный ток. Начало возникновения этого тока фиксируется нуль-органом 6. Источник 7 линейно растущего напряжения преобразует интервал времени от начала формирования линейно падающего напряжения и до момента пробоя опорного элемента Э в напряжение U, .

Второй источник 10 линейно растущего напряжения преобразует в напряжение, U разность интервалов вве2 мени Т„и Т, где Т Т©, а То рав-. но Т„ йри R „ ic a o, Йсточник 12 экспоненциально растущего напряжения преобразует напряжение U в интервал времени Т, за который экспоненциально растущее с постоянной времени t к уровню 0 напряжение достигает уровня U, где U> - напряжение, которому равнялось бы U npu R О, Источник 13 растущего напряжения преобразует интервал времени Т в напряжение Ок, пропорциональное этоз 1157 му интервалу. В момент равенства экслоненциально растущего напряжения

0 уровню 0 iв момент окончания Т и окончания формирования напряжения U ) производится нуль-органом 11 запуск измерителя 9 отношения двух напряжений, который производит измерение U, к U (U„/U ).

Временная диаграмма et (фиг.2) изображает форму напряжения, пода- 1п ваемого первого выхода генератора зарядных импульсов напряжения. Это напряжение через резистор 2 и опорный диод 3 поступает íà R Ср цепь, где С - образцовый конденсатор 4 ° а R - измеряемое сопротивление 5.

На третьем выходе генератора 1 напряжение появляется во время наличия зарядного напряжения.на втором выходе и равно нулю - во время линейно падающего участка напряжения на втором выходе.

Временная диаграмма б (фиг.2) изображает форму напряжения на кон денсаторе 4 и сопротивлении 5 относительно общей шины. Под воздействием зарядного импульса конденсатор 4 заряжается до напряжения Uz (участок 1 временной диаграммы), а затем качинает разряжаться по экспоненте че« реэ измеряемое сопротивление R„-5 до 30 момента пробоя диода 3 (участки 1! и ill временной диаграммы), Пробой диода происходит тогда, когда разность между нагряжением на конденсаторе 4 и линейно падающим отрицатель-З5 ным напряжением стане-.. Равным нли большим напряжением пробоя. На временной диаграмме 8 (фиг.2) пунктиром показано линейно падающее от уровня йапряжение пробоя со скоростью, равной скорости падения напряжения на выходе генератора 1 (временная диаграмма.« ). Когда это условное напряжение, показанное пунктиром, становится равным напряжению на конденсаторе С„, т.е. когда 0 „р- Kt 0 это означает, что U с + Kt = О„т.е.

ылолняется условие пробоя опорного иода 3, при этом 4 Т„. Временная иаграмма Ь показывает форму тока, протекающего по резистору 2. Временные диаграммы а, 6 и 6 (фиг.2) демонстрируют работу известного устройства.

Временная диаграмма ъ иллюстрирует работу первого источника 7 линей-. но растущего напряжения, который устанавливает в нуль импульсом с тре479 4 тьего выхода генератора на участке временной диаграммы и включается на время Т„, преобразуя интервал Т, в напряжение О,.

Временная диаграмма д иллюстрирует процесс получения интервала постоянной длительHoc H Т, которая равна Т„ когда Р„ ao.

Случай, когда R „ =- о иллюстрируется на временной диаграмме Б отреэком горизонтальной прямой линии на уровне Uo, так как лри R „ конденсатор 4 не разряжается и Т

= Т„

На временной диаграмме е изображен процесс преобразования разности интервалов T„ -Т з напряжении 0, который производится путем включения блок м управления второго источника 10 линейно растущего напряжения на время участка ll! временной диаграммы, т.е. на вРемя Т„-Т (одновибратор, вырабатывающий импульс длительностью Т,, входит в состав блока 8 управления и отдельно на фиг,1 не показан).

Установка в нуль второго источника 10 линейно растущего напряжения производится блоком 8 управления на унастках 1 и 11 временной диаграммы фиг.2. На этой же диаграмме е изображен процесс формирования экспоненциально растущего напряженая О., который осуществляется источником 12 экспоненциально растущего напряжения который переводится блоком 8 управления в нулевое состоя нне на участках 1 - ill временной диаграммы.

Зкспоненциально растущее с постоянной времени i напряжение начинает формироваться в начале участка fV временной диаграммы, т.е. s момент пробоя нелинейного элемента 3. В этот момент блок управления прекращает установку в нуль источника 12 °

Напряжение U стремится к уровню U

0 — напряжение, которому равнялось бы 0 лри R„ О. Процесс получения

U> U при R„ 0 показан на диаграмме е тонкой линией, Т, при этом равен Т,»

На диаграмме х изображен процесс получения интервала Т от момента начала формирования напряжения U до момента равенства этого напряжения напряжению 0, который фиксируется нуль-органом ll. На диаграмме р показан процесс формирования налряже«

» 57479

К,т,о = 0.0Р1 ОТСЮда

0яар

Т .Ф

»о

Определяют 0

0з К»(Т1о 1»

0 пор ("-„--э

Unnccp-u o

Unep "0 е

И т„ (Т» -Т»

40 ч д0 откуда

Т-То

1 1

o 0оор - Ue $

Т, (9) отсюда

-т2 /Ф Т

= к --10 о

Сравнивая (1?l и ипор ь +

0о (14) 4$ для на- (14 ) получают

$0 (4) Unop" 0o ния 0, который осуществляется третьим йсточником l3 линейно растущего напряжения.

Источник 13 включается на время

Т2 блоком управления (участок IV временной диаграммы). Ha участках 1

II1 временной диаграммы источник 13, так же как и источник 12, устанавливается в нуль.

В момент равенства напряжения 16

0е напряжению 0 второй нуль-орган II запускает измеритель 9 отношения двух напряжений, который измеряет отношение О, и 0, пропорциональное измеряемому сопротивлению R„. Отно- 15 шение напряжений 0„ и U» пропорционально измеряемому сопротивлению R„.

Конденсатор 4 (Со )в момент начала формирования линейно изменяющегося напряжения начинает разряжаться 26 через измеряемое сопротивление RÄ с постоянной времени t = Р„Со от напряжения 0 по экспоненте 0,(е)

= О,t "/ ". В то же время линейно изменяющееся напряжение 0„(t) -Ке. растет, Пробой нелинейного элемента поступает тогда, когда u (t)

- U„(t) становится больше(/„, где (/„,р - напряжение пробоя нелйнейного элемента, Исходя из этого, определя- 36 ют зависимость между временем Т и

» измеряемым сопротивлением (1)

Отсюда вытекает, что 35 т» tnt) o

R С ор (2)

Х о 1 (-- — — -)

Записывают выражение для величины . щ снижения напряжения на образцовом конденсаторе 4 (Со) за время Т, .

-Т1 и Uo(1 - -. ----->.

ВМСО

Зацисывают также выражение пряжения 0»

-Т2 /4

u,(t) -u,(T- t ), при t Т, "U U, значит

u, - u (1 - / ) на (l ) следует, что при

0о ° К„т, - = 0„„, о с а из (1) также следует, что при t = О

Определяют U2 из диаграммы е на фиг.l, u = к (т -т ) = к (т — -- — --)(8)

Unop U o

2» 1 1 . » 1 К

Определяются, исходя из пропорции

ПОдСтаВЛяя В (9) ЭНаЧЕНИЕ Т»оо На (5) получают

4U = к„т„- u„., u. (1о)

Подставляют в (3) значение аи чз (lО) к„т, -U..Ð++0.-0. (1-4 Ц-йс-) ° . -т хСо

Т» K»T1 1 по

1 е е ы + 1 (12)

RСе U

Подставляют в (4) значения 0 и О на (7) и (3) к т " " -(u -U ) = -- -u (1

К к

К, аор о K„î т2/ ) отсюда

Т Т д

R wCo т е т

= - — = к -- тс, 4т

Иэ (15) следует, что измеряемое сопротивление пропорционально соот« ношению интервалов Т,, Т или отношению напряжений U» U,, так как U

1 пропорционально Т„, à и пропорцио2

H8JIbH0 Т, I157479

1157479

Уаг,2

Составитель О.Панчерников

Редактор А.Шандор Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Синицкая:

Заказ 3363/44 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам ивобретений и открытий

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

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