Способ уравновешивания экстремальных мостов переменного тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повышение быстродействия измерения за счет сокращения числа тактов уравновешивания - достигается путем введения дополнительного цикла измерения амплитуды сигнала неравновесия при модуляции в противоположном направлении, при этом определяют квадрат амплитуды сигнала неравновесия моста и изменяют регулируемый параметр на величину, пропорциональную частному от деления равности квадратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях на разность удвоенного квадрата амплитуды сигнала неравновесия без модуляции и суммы квадратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях. На результат измерения совершенно не влияет ни одна из нестабильных величин: напряжение генератора, чувствительность измерительной цепи, коэффициент усиления усилителя, коэффициент передачи амплитудного детектора и фильтра нижних частот, неравновесие по второму параметру. 1 ил.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 R 17/12 геm

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4217247/24-21 (22) 30.03.87 (46) 23.04.89. Бюл. N - 15 (71) Институт электродинамики

AH УССР (72) Ф.Б.Гриневич, М.Н.Сурду и И.В.Третяк (53) 621.317,733 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 756301, кл. G 01 Б. 17/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР У 894580, кл. G 01 R 17/10, 1980. (54) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексньгх сопротивлений. Цель изобретения — повьппение быстродействия измерения за счет сокращения числа тактов уравновешивания — достигается путем введения дополнительного цикла

Изобретение относится к измери тельной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений, Цель изобретения — повьппение быстродействия измерения за счет сокращения числа тактов уравновешивания.

На чертеже показана схема прибора для осуществления предлагаемого способа.

Предлагаемый способ может использоваться при уравновешивании мостовых цепей для измерения двух абсолютных параметров, получивших в настоя„„Я0„„1474555 А 1 измерения амплитуды сигнала неравновесия при модуляции в противоположном направлении, при этом определяют квадрат амплитуды сигнала неравновесия моста и изменяют регулируемый параметр на величину, пропорциональную частному от деления разности квадратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях на разность удвоенного квадрата амплитуды сигнала неравновесия без модуляции и Суммы квадратов амплитуд сигнаЛа неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях. На результат измерения совершенно не влияет ни одна из нестабильных величин: напряжение генератора, чувствительность измерительной цепи, коэффициент усиления усилителя, каэффициеит передачи амплитудиого детектора и фильтра нижних частот, неравновесие по второму параметру.

ИЛе

2 щее время наибольшее применение. Ампплитуда сигнала неравновесия такой измерительной цепи определяется по формуле где S u S — чувствительности измеР рительной цепи уравновешивающим параметрам риц; р и٠— неравновесия мостовой цепи по rrapaMeтрам р

q;

J — напряжение генератора.

1474555

В соответствии:с предлагаемым способом уравновешивания неравновесия по регулируемому параметру р или q изменяют на заданную величину

d p (при регулировании по параметР ру р) в одну сторону от исходного состояния. При этом определяют квадраты амплитуд сигнала неравновесия (Ug(, соответствующие неравновесиям

dp и 4р + р . Кроме того, определяют квадрат амплйтуды сигнала неравновеСия при модуляции в другую сторону йа величину d p> т.е. при неравновесии dр —. d Р(,. 15

Амплитуды сйгналов неравновесия для всех трех случаев описываются уравнениями (U„(=1Ul S dp S dq

20 (=(U (4S2 (Д p + dp )2+Я2Дцг ° (2) 1U„(=IU I

25 где 10 (, 1U „ I, (U, (— амплитуда сигнала неравновесия при отсутствии

II и модуляции, при модуляции в плюс при модуляции в "минус" по параметру р соответственно.

Решив систему уравнений (2) относительно неравновесия р р, получим

dpi lUР I2 — 1 БР (2

2 2 U „ I — (П „(— (Ц I г

Уравнение (3) определяет неравновесие по уравновешивающему параметру р, причем в нем отсутствует мето" дическая погрешность.

Для определения величины неравновесия по второму уравновешивающему параметру q необходимо осуществить разнополярную модуляцию этого параметра на величину >d q(„. Измерение сигнала неравновесия при отсутствии модуляции не требуется, поскольку оно произведено при определении неравновесия по параметру р, Неравновесие по второму параметру q определяется из уравнения, изоморфного 50 уравнению (3): (UÄ I г (ц,! г н+

2 (U „ I 2 - I U + I 2 — l U +e 1 г

dq

Таким образом, выполнив пять измерений в пяти тактах, можно найти неравновесия Др и d q по обоим уравновешивающим параметрам р и

В уравнение (3) входят только измеренные квадраты амплитуд сигнала неравновесия и заранее известный с высокой точностью уровень модулирующего воздействия по параметрам р или q. Поскольку величина др „ (как и Ас(для другого параметра) может быть задана с точностью, равной точности самой измерительной мостовой цепи, то очевидно, что на точность определения неравновесия dp (dq) влияет только точность измерения амплитуд сигналов (U (, (U„.(, 1 П н-(°

На результат измерения совершенно не влияет ни одна из нестабильных величин (нестабильность напряжения генератора, чувствительность измерительной цепи, коэффициент усиления усилителя, коэффициент передачи амплитудного детектора и фильтра нижних частот, неравновесие по второму параметру), влияющих на точность определения неравновесия известными способами.

Прибор для осуществления предлагаемого способа включает в себя генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, состоящую из объекта 3 измерения и уравновешивающего элемента 4, инвертор 5, переключатель 6 на три положения 7-9, образцовую меру 10. Перечисленные узлы могут быть объединены под общим названием измерительный блок, поскольку на его выходе формируется сигнал неравновесия и внутри этого блока определяется возможность модуляции. llàëåå включены усилитель 11, квадратный детектор 12 и переключатель 13 также на три положения 14-16.

Конденсаторы 17-19 являются запоминающими. Кроме того, в прибор входят вычитатель 20, сумматор 21, инвертор

22 с усилением, равным двум, и уравновешивающее устройство 23.

Прибор работает следующим образом.

При уравновешивании по одному параметру, например, р переключатели

6 и 13 работают синхронно. В положении 9 переключателя 6 на выходе усилителя 11 действует сигнал неравновесия, соответствующий отсутствию модуляции, т.е. (Uql В положениях

7 и 8 переключателя 6 на выходе усилителя 1.1 действуют сигналы неравновесия П р и U q соответствен1474555 но. Напряжение с выхода усилителя 11 поступает на квадратурный детектор

12, где определяется квадрат амплитуды сигнала неравновесия. Полученный

5 квадрат амплитуды запоминается на одном иэ конденсаторов 17, 18 или 19.

Пусть вначале переключатель 6 находится в положении 7, тогда на конденсаторе 17 будет напряжение (Б „+l . 1О

В положениях 8 и 9 переключателя 6 последовательно на конденсаторах 18 и 19 будут сформированы напряжения

IU> I и фц(соответственно. Когда эти три такта работы переключателя завершены, на выходе вычитателя 20 появится напряжение, равное (У н-1

-IU р, I, а на выходе сумматора 21 напряжение — 2!Унt + )Uí,l + IV °

Эти напряжения подаются на входы 2б уравновешивающего устройства 23, которое на основании отношения входных напряжений вырабатывает управляющее воздействие на уравновешивающий элемент 4. После этого происходит 2Б уравновешивание моста по данному параметру р.

Рассматриваемый прибор рационально создавать с использованием микропроцессоров. В этом случае функции за- 30 поминания и выработка управляющего воздействия могут быть возложены на микропроцессорный контроллер.

Таким образом, предлагаемый способ З уравновешивания экстремальных мостов переменного тока позволяет значительно, почти в 5 раз, цо сравнению с известным способом, увеличить быстродействие измерительных приборов, что достигается введением дополнительного цикла измерения амплитуды сигнала неравновесия при модуляции в противоположном направлении и соответствующей обработкой результатов измерений.

Формула изобретения

Способ уравновешивания экстремаль= ных мостов переменного тока, заключающийся в том, что йзмеряют амплитуду сигнала неравновесия моста до модуляции, модулируют регулируемый параметр в одном. направлении, измеряют амплитуду сигнала неравновесия моста после модуляции, вычисляют квадраты амплитуд этих сигналов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, производят модуляцию регулируемого параметра в другом направлении, определяют квадрат амплитуды сигнала неравновесия моста и изменяют регулируемый параметр на величину, пропорциональному частному от деления разности квадратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях на разность удвоенного квадрата амплитуды сигнала неравно,весия без модуляции и суммы квадратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях.

1474555

Составитель В,Семенчук

Текред Л.Сердюкова

Редактор Н,Тупица

Корректор N.Ïîæo

Заказ 1888/42 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,1О1