Трансформаторный мост для измерения параметров нелинейных комплексных сопротивлений

 

Изобретение относится к области измерительной техники. Может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных для измерения параметров нелинейных комплексных сопротивлений, например катушек индуктивности с. ферритовыми сердечниками. Цель изобретения - повышение чувствительности - достигается за счет безразрывной регулировт ки измерительного тока. Для этого в устройство введена токозадакнцая цепь, состоящая из третьей вторичной обмотки трансформатора напряжения . Устройство содержит источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 и вторичными 4 и 5, объект измерения 6, сумматор 7, переключатели 8, образцовые резисторы 9 и 11, повторитель 10 напряжения, компаратор 12 напряже (О ния токов с обмотками 13 и 14, образцовая мера 15, детектор 16 равно (Л весия, коммутатор 18 дополнительный резистор 19, усилитель мощности 20, третья вторичная обмотка 21 трансформатора 2. 2 ил. ю О) 4 О 00 ел

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 G 01 R 17/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H .А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3864114/24-21 (22) 11.03.85 (46) 15.10.86. Бюл. № 38 (72) Р.Д. Тучин (53) 621.317.733(088.8) (56) Справочник по измерительным приборам для радиодеталей. /Под ред.

С.Л. Эпштейн и др. Л.: Энергия, 1980, с. 190- 198, 214-220, 236-239.

Авторское свидетельство СССР № 761915, кл. G 01 R 17/12., 1978. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕЛИНЕЙНЫХ КОМПЛЕКСHblX СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к области измерительной техники. Может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных для измерения параметров нелинейных комплексных сопротивлений, например

„„SU„„1264085 А 1 катушек индуктивности G ферритовыми сердечниками. Цель изобретения — повышение чувствительности — достигается за счет безраэрывной регулиров-. ки измерительного тока. Для этого в устройство введена токозадающая цепь, состоящая из третьей вторичной обмотки трансформатора напряжения. Устройство содержит источник

1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 и вторичными 4 и 5, объект измерения 6, -сумматор 7, переключатели 8, образцовые резисторы 9 и 11, повторитель

10 напряжения, компаратор 12 напряже. ния токов с обмотками 13 и 14, образцовая мера 15, детектор 16 равновесия, коммутатор 18 дополнительный резистор 19, усилитель мощности 20, третья вторичная обмотка 21 трансформатора 2. 2 ил.

1264085

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных для измерения параметров нелинейных клмплексных сопротивлений, главным образом, катушек индуктивности с ферритовыми сердечниками.

Цель изобретения — повышение чувствительности за счет безразрывной регулировки измерительного тока..

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого трансформаторного моста, на фиг. 2 — график изменения измерительного тока в процессе его регулировки в трансформаторном мосте.

Трансформаторный мост для иэмере— ния параметров нелинейных комплексных сопротивлений содержит источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 и вторичными обмотками 4 и 5, питающими ветвь объекта измерения и ветвь образцового импеданса соответственно, зажимы для подключения объекта 6 измерения, сумматор 7, первая группа переключателей 8 входов сумматора, выход которого через образцовые токозадающие резисторы 9, соответствующие переключатели и повторитель 10 напряжения соединен со вспомогательным образцовым резистором 11, компаратор

12 токов с обмотками 13 и 14, образцовая мера 15, детектор 16 равновесия, вспомогательная токозадающая цепь 17, включающая в себя коммутатор

18, дополнительный токозадающий резистор 19,усилитель 20 мощности и об— мотку 21 трансформатора 2 напряжения.

Трансформаторный мост для измерения параметров нелинейных комплекс-ных сопротивлений работает следующим образом.

При подключении источника 1 питания к генераторной обмотке 3 трансформатора 2 напряжения на его вторичных обмотках 4 и 5 возникают соответствующие напряжения. Под действием напряжения, создаваемого обмоткой 4 в объекте 6 измерения возникает измерительный ток 3„ „, значение которого определяется коэффициентом передачи сумматора 7, количеством витков обмотки 4, подключенных к сумматору при помощи переключателей 8 и сопротивлением образцового токозадающего резистора 9. Измеритель5

t5

40 ный ток создает на объекте 6 измерения падение напряжения, которое гри помощи повторителя 10 напряжения подводится к вспомогательному образцовому резистору 11. Возникающий при этом в обмотке 13 компаратора

12 токов, магнитный поток, проперциональный измеряемому импедансу, срав. нивается с магнитным потоком, создаваемым ветвью образцового импеданса, включающей в себя обмотку 5 тран- сформатора 2 напряжения, образцовую меру 15 и обмотку 14 компаратора 12 токов. Результат сравнения воспринимается детектором 16 равновесия.

Исходным состоянием моста является такое, при котором к первому входу сумматора 7 при помощи контакта переключателя 8 подключена первая (нижняя на фиг. 1) секция витков обмотки 4 трансформатора 2 напряжения, а к объекту 6 измерения при помощи контакта переключателя подключен образцовый токозадающий резистор

9 с максимальным значением сопротивления. Такому включению элементов соответствует минимальное значение

Увеличение амплитуды 3 „ м достигается последующим подключением к очередному (второму, третьему, четвертому и т.д.) входу сумматора

7 очередной (второй, третьей, четвертой и т.д. соответственно) секций витков обмотки 4. Так как подключение каждой новой секции витков обмотки 4 осуществляется без отключения ранее подключенных секций, то регулировка 3„ „ осуществляется без разрывов, ступенчато, т.е. каждое последующее значение тока устанавливается скачком без сброса на ноль предыдущего значения.

После подключения ко входам сумматора 7 всех секций витков обмотки 4 3 „ „,. достигает своего максимального значения в рамках масштаба, определяемого значением включенного образцового токозадающего резистора

9. Соответствующее этому значение

1„ „ на фиг. 2 обозначено как 3, Дальнейшее увеличение амплитуды связано с необходимостью замены резистора 9 на другой, с меньшим значением сопротивления. Перед этой операцией к объекту 6 измерения при помощи коммутатора 18 йодключается вспомогательная токозадающая цепь 17. Она создает дополнительный

1264085 4 рая секция витков обмотки 4 и регулировка 3„ „ продолжается уже в новом масштабе (второй цикл регулировки).

При использовании всего набора

+ числа витков обмотки 4 трансформатора 2 напряжения, т.е. при установлении максимально возможного в данном масштабе измерительного тока, 10 его дальнейшее увеличение (переход в новый масштаб регулировки) осуществляется повторением описанного выше цикла смены элементов ветви из9 меряемого объекта и подключения

1 5 вспомогательной токоэадающей цепи 17.

Как видно из фиг. 2, в трансформаторном мосте (благодаря введению вспомогательной токозадающей цепи) измерительный ток в процессе регули20 ровки не претерпевает разрывов в широком диапазоне значений. Он лишь незначительно изменяется в моменты перехода на новый масштаб регулировки. При выборе элементов вспомога-.

25 тельной цели таким образом, чтобы удовлетворялось равенство

1 N

30 где танк 3 . Момент подключения вспомо3 гательной цепи 17 обозначен как 4, После подключения цепи 17 ток в объекте 6 измерения (на фиг. 2 он обозначен как 3 ) увеличивается и становится равным сумме токов 3 =3, + 3 . В момент времени происходит смена образцового токозадающего резистора 9 на другой, с меньшим значением сопротивления, а также отключение от входов сумматора 7 всех секций витков обмотки 4, кроме первой.

В связи с отключением резистора ток 3 уменьшается до значения тока 3 и далее в течение интервала времени 1 - 15 объект 6 измерения обтекается только током . Измене ние измерительного тока от значения к 3, благодаря действию вспо могательной цепи 17, происходит также без обращения в нуль.

В момент времени 11 к току добавляется измерительный ток, созданный новой совокупностью элементов ветви объекта измерения: более низкоомным резистором 9 и числом витков обмотки 4, соответствующим минимальному шагу регулировки измерительного тока. В этот момент 3 „„„ становится вновь равным J

В момент времени 1 вспомогатель4 ная цепь 17 отключается от объекта

6 измерения и 3 » становится равным

3,, т.е. максимальному значению; ко" 35 торое было достигнуто в процессе регулировки до .смены .образцового токозадающего резистора 9 ° Иными словами, значение 3„ „ восстанавливается. На этом первый цикл регулировки 40

3„ „ включающий в себя последовательное подключение витков обмотки

4 и смену образцового токозадающего резистора 9, заканчивается. При этом, благодаря тому, что включение 45 витков обмотки 4 осуществляется "наращиванием", т.е. без отклонения ранее включенных витков, а их отключение после достижения максимального набора и смена образцового то- 50 козадающего резистора 9 происходит после подключения вспомогательной цепи 17, осуществляющей подпитку объекта измерения дополнительным током, протекание тока в объекте иэ- 55 мерения не прерывается.

В момент времени 15 к второму входу сумматора 7 подключается вто— максимальное число витков обмотки 4 трансформатора 2 напряжения, rn, — число витков обмотки 21, сопротивление образцовоо го токозадающего резистора 9, — сопротивление резистора

19 вспомогательной токоэадающей цепи 17, ,К - коэффициент передачи напряжения сумматора 7 и усилителя 20 мощности соответственно.

Аплитуда "зубцов" тока (эта область на фиг. 2 заключена в окружность), обтекающего объект измерения в моменты коммутации элементов ветви объекта измерения и вспомогательной токозадающей ветви, не будет превосходить двойного шага регулировки.

Введение вспомогательной токоэадающей цепи позволяет осуществлять безразрывную регулировку измерительного тока в широком диапазоне его значения с помощью только одной декады регулирования, что сокращает аппаратурные затраты и упрощает кон-.

4085

S 126 струкцию моста. Так как вспомогательная цепь не выполняет измерительных функций, то к ней не предъявляются особые требования и ее реализация не вызывает затруднений. и второй входы которого соединены с зажимами для подключения объекта

Составитель В.Семенчук

Техред М,.Ходанич

Редактор А.Ревин

Корректор С.Черни

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Заказ 5555/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Формула изобретения

Трансформаторный мост для измерения параметров нелинейных комплексных сопротивлений, соцержащий источник питания, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, один вывод которой соединен с общей шиной, к первой вторичной обмотке трансформатора напряжения подсоединена образцовая мера, первый вывод которой соединен с началом первой вторичной обмотки, конец которой соединен с общей шиной, к второй вторичной обмотке — ветвь объекта измерения, образованная сумматором., первые входы которого через группу переключателей подсоединены к секциям витков этой же обмотки, а выход через образцовый токозадающий резистор — к первому зажиму для подключения объекта измерения, второй зажим которого соединен с общей шиной, соединенной с вторым входом сумматора, повторитель напряжения, первый измерения, соответственно, а выход через вспомогательный образцовый резистор — к началу первой обмотки компаратора токов, конец которой ,соединен с общей шиной, начало вто рой обмотки компаратора токов соединено с вторым выводом образцовой

1O ìåðû, конец второй обмотки компаратора токов соединен с общей шиной, детектор равновесия, соединенный входами с третьей обмоткой компаратора токов, один из выводов которой

15 соединен с общей шиной, о т л ич а ю шийся тем, что с целью повышения чувствительности за счет безразрывной регулировки измерительного тока, в него введена токозадаю20 щая цепь, состоящая из третьей вторичной обмотки трансформатора напряжения, выводы которой соединены с первым и вторым входами усилителя мощности соответственно, при этом один из выводов третьей вторичной обмотки соединен с общей шиной, выход усилителя мощности через последовательно соединенные дополнительный токозадающий резистор и коммутатор

30 соединен с первым зажимом подключения объекта измерения.