Трансформаторный измерительный мост

 

1 . ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕ , ЛЬНЫЙ МОСТ,содержащий источник питания, токовые зажимы для подключения последовательно соединенных измеряемого объекта и .образцовой меры, двуступенчатьй трансформатор, на двух сердечниках которого расположены две обмотки, а на одном из сердечников расположена одна третья обмотка, разделительный трансформатор с тремя обмотками н детектор равновесия, подключенный к первой обмотке разделительного трансформатора , первая обмотка двуступенчатого трансформатора, соединенная последовательно с второй обмоткой разделительного трансформатора, подключена параллельно зажимам для подключения измеряемого объекта, вторая обмотка двуступенчатого трансформатора, соединенная последовательно с третьей обмоткой разделительного.трансформатора, подключена параллельно потенциальным зажимам дляподключения образцовой меры, первьй вьтод третьей обмотки двуступенчатого трансформатора подключен к первому по енциальному зажиму для подключения образцовой меры, о тл и чающийся тем, что, с целью повьшешш точности и расширения пределов измерений, мост снабжен дополнительным трансформатором с тремя обмотками и ус1шителем, первичная обмотка дополнителБного трансформатора подкпючена к зажимам источника питания , один из которых соединен с обО ) щей шиной, две вторичные обмотки дополнительного трансформатора соедине-; ны последовательно и подключены к . токовым зажимам для подключения последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой меры, первый вход усилителя подключен к выводу второй обмотки двуступенчатого трансформатора , соединенному с вьшодом третьей сю обмотки.разделительного трансформаГС 4iai тора, второй вход усилителя соединен с общей шиной, выход усилителя подключен к вьтоду первой вторичной обмотки дополнительного трансформатора, со |единенному с вьшодом второй вторич- |ной обмотки дополнительного трансформатора , второй вывод третьей обмотки двустзгаенчатого трансформатора соединен с общей шиной. 2. Мост по п. 1, отличающийся тем, что первая вторичная I обмотка дополнительного трансформатора выполнена регулируемой

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (! I) (5l)4 С 01 К 17/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3664447/24-21 (22) 22.11.83 (46) 30.09.85. Бюл. ¹ 36 (72) 10.B. Братусь, В.П. Карпенко и З.Я. Монастырский (71) Институт электродинамики

АН УССР (53) 621.317 ° 733(088.8) (56) Hi11 I.I., I(ilier А.P, An а.с.

double bridge with inductively coupled ratio arms for precision platinum

resistance thermometry. — Proc. IEE, 1963, v. 110, № 2, р. 453.

Gibbings D.L Í. An а.с. analogue

of the Kelvin double bridge. — Proc.

IEE, 1962, v. 109С, р. 307, Thomson А.М., Small С.W. А.С. bridge for platinum resistance thermometry. — Proc. IEE, 1971, v. 116, № 11, р, 1661. (54)(57) 1.ТРАНСФОРМАТОРНЫЙИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ, содержащий источник питания токовые зажимы для подключения последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой(- меры, двуступенчатый трансформатор, на двух сердечниках которого расположены две обмотки, а на одном из сердечников расположена одна третья обмотка, разделительный трансформатор с тремя обмотками к детектор равновесия, подключенный к первой обмотке разделительного трансформатора, первая обмотка двуступенчатого трансформатора, соединенная последовательно с второй обмоткой разделительного трансформатора, подключена параллельно зажимам для подключения измеряемого объекта, вторая обмотка двуступенчатого трансформатора, соединенная последовательно с третьей обмоткой разделительного трансформатора, подключена параллельно потенциальным зажимам для подключения образцовой меры, первый вывод третьей обмотки двуступенчатого трансформатора подключен к первому потенциальному зажиму для подключения образцовой меры, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерений, мост снабжен дополнительным трансформатором с тремя обмотками и усилителем, первичная обмотка дополнительного трансформатора подключена к зажимам источника пиO тания, один из которых соединен с общей шиной, две вторичные обмотки дополнительного трансформатора соединены последовательно и подключены к токовым зажимам для подключения последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой меры, первый вход . усилителя подключен к выводу второй обмотки двуступенчатого трансформатора, соединенному с выводом третьей обмотки. разделительного трансформатора, второй вход усилителя соединен с общей шиной, выход усилителя подключен к выводу первой вторичной обмотки дополнительного трансформатора, соI единенному с выводом второй вторич ной обмотки дополнительного трансфор-: матора, второй вывод третьей обмот- ф> ки двуступенчатого трансформатора соединен с общей шиной.

2. Мост по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что первая вторичная обмотка дополнительного трансформаI

° тора выполнена регулируемой.

1182413

Z = Z х om т

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений посредством мостовых и компенсационных цепей переменного тока, в частности, при измерении малых сопротивлений.

Цель изобретения - повьппение точности путем формирования компенсирующего напряжения, позволяющего устра-10 нить влияние остаточных параметров обмоток и соединительных проводов, и расширения пределов измерения.

1а чертеже представлена структурная схема устройства. 15

Устройства содержит источник 1 ,питания, зажимы для подключения иэмеряемаг0 объекта 2, образцовую меру 3, двуступенчатый трансформатор

"с сердечниками 4 и 5 . и обмотками 6-8, разделительный трансформатор 9 собмотками 10 — 12, детектор 13 равновесия, дополнительный трансформаТ0р 14 с обмотками 15 — 17, усилитель 18, потенциальные зажимы 19

22, таковые зажимы 23 и 24 для подключения измеряемого объекта 2.

Обмотки 6 и 10 соединены последовательно и подключены к потенциальпым зажимам 19 и 20 измеряемого объ- 30 екта, Обмотки 7 и 11 соединены последовательно и подключены к потенциальным зажимам 21 и 22 образцовой меры

3 (резистора). Источник 1 подключен к зажимам обмотки 15 дополнительного 35 трансформатора 14. Обмотки 16 и 17 дополнительного трансформатора 14 соединены последовательно и подключены к токовым зажимам 23 и 24. Первый вход усилителя 18 подключен к .эажи- 40 му соединения обмоток 7 и 11, а выход усилителя подключен к общему зажиму обмоток 16 и 17. Второй вход усилителя 18 и первый зажим обмотки

8 соединен с общей шиной, а второй 45 зажим обмотки 8 — с токовым зажимом 24.

Число витков в обмотке 16 равно числу витков в обмотке 6, Число витков в обмотках 7, 8 и 17 одинаковы, Контроль состояния равновесия цепи осуществляется детектором 13, подключенным к зажимам обмотки 12, Отношение напряжений на обмотках

6 и 7 двуступенчатаго трансформатора 5$ должно устанавливаться с высокой точностью, Дополнительный трансформатор

14 и усилитель 18 служат для повьппе2 ния точности коэффициента передачи двуступенчатого трансформатора и защиты устройства от влияния токов утечек через нежелательные емкостные проводимости относительно заземленного узла моста. При этом точность коммутации обмотки 16 может быть ниже точности коммутации обмотки 6.

Применение разделительного трансформатора 9 позволяет исключить влияние сопротивления соединительного провода между измеряемым объектом и образцовой мерой.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на обмотку 15 наводятся ЭДС в обмотках 16 и 17, подключенных к зажимам сравниваемых сопротивлений. Падения напряжений на этих сопротивлениях сравниваются с напряжениями на обмотках 6 и 7. При неравенстве напряжений возникает ток неравновесия в обмотке 12. Коммутацией витков в обмотках 6 и 16 обеспечивается равенство ампервитков в обмотках 10 и 11, о чем свидетельствуют нулевые показания детектора 13.

Без учета погрешностей измерений условие равновесия .цепи описывается равенством: где Z — сопротивление измеряемого объекта;

Z — сопротивление образцовой меры;

m и т — числа витков в обмотках

6 и 7 соответственно, Число витков в обмотке 6 пропорционально измеряемому сопротивлению Z ..

В результате протекания остаточных токов по рабочим обмоткам 6 и 7 в момент равновесия цепи, возникают погрешности измерений, обусловленные влиянием остаточных сопротивлений обмоток 6 и 7 и соединительных проводов, к. ним.

При отсутствии компенсации, если не учитывать влияния величин второго порядка малости, эти погрешности могут быть определены из выражения:

Z6 к где Е, Zb — остаточные параметры (активные сопротивления

413, 4 образцовой мере на величину д соответствующую укаэанной погрешности. Эта разность напряжения -существует также между напряжениями на обмотках 7 и 8. Компенсация этой погрешности осуществляется усилителем 18. Разность напряжений д i на зажимах обмоток 7 и 8 подается на вход усилителя 18, выходное напряжение усилителя суммируется с напряжением обмотки 17 и подается на зажимы обмотки 8 и, таким образом, компенсируется указанная погрешность.

Кроме того автоматически снижены погрешности измерений, возникающие иэ-sa влияния токов утечек через нежелательные емкостные проводимости между элементами моста и заземленным узлом. Путем совместного действия дополнительного трансформатора 14 и усилителя 18 потенциал точки соединения обмоток 7 и 11 при-водится к потенциалу земли, что исключает протекание токов утечек между корпусом прибора (заземленным) и первичными цепями детектора равновесия и автоматически снижает погрешности Измерения из-sa токов утечек.

В результате совместной коммутации обмоток 6 и 16 обеспечивается постоянная величина рабочего тока в ветвях моста при его уравновешивании, не зависящая от измеряемого сопротивления, что позволяет снизить зависимость чувствительности цепи от величины измеряемого сопротивления в диапазоне измерений и повышает точность измерений.

При формировании компенсирующего . напряжения исключено шунтирование образцового сопротивления, что позволяет расширить пределы измерений в .сторону больших сопротивлений беэ видимых ограничений.

3 1182 и индуктивные рассеяния, .обмоток 6 и 10 соединительных проводов к зажимам 19 и 20 измеряемого объекта;

Е, Z — остаточные параметры обмоток 7.и 11 и соединительных проводов к saжимам 21 и 22 образцовой меры, 10

Z и 2 — входные сопротивления об6 Т моток 6 и 7, Снижение погрешности достигается снижением токов, протекающих по обмоткам 6 и 7 в момент равновесия цепи, что обеспечивается совместным применением дополнительного трансформатора 14 и усилителя 18 при двуступенчатом трансформаторе, В результате подачи на зажимы обмотки 8 напряжения, точно равного падению напряжения на образцовой мере 3, обеспечивается протекание намагничивания сердечника 5 по обмотке 8 и пренебрежимо малых токов по обмоткам 6 и 7, что приводит к увеличению входных сопротивлений обмоток 6 и 7 и снижению влияния остаточных сопротивлений этих обмоток и соединительных проводов к ним на З0 точность измерительной цепи, Для обеспечения высокой точности компенсации указанных погрешностей необходимо, чтобы напряжения на saжимах образцовой меры 3, обмоток 7, 17 и 8 были равны между собой с вы35 сокой точностью. В действительности поскольку коммутация витков в обмотке 16 производится с меньшей дискрет- ностью, чем в обмотке 6, а также из-sa влияния остаточных параметров обмоток 7 и 17 и соединительных проводов к ним, напряжения на обмотках

7 и 17 отличаются от напряжения на

1182413

Составитель В. Семенчук

Техред Л.Иикеш

Корректор В. Гирняк

Редактор Л. Пчелинская,Заказ 6100/43 Тираж 741

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

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

Подписное

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