Автотрансформаторный мост переменного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения погрешности от дискретности. Автотрансформаторный мост переменного тока содержит автотрансформатор 1, объект 2 измерения (Z<SB POS="POST">X</SB>) с образцовой мерой 3 (Z<SB POS="POST">O</SB>), генератор 4 синусоидального сигнала, "паразитное" сопротивление 5 (Z<SB POS="POST">N</SB>) в узел соединения Z<SB POS="POST">O</SB> и Z<SB POS="POST">X</SB>, переключатели 6, 7, 8, индикатор 9 неравновесия. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (t9) (I I) (я)з G 01 R 17/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ос, () с

0с (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4692440/21 (22) 15.05.89 (46) 07.07.91. Бюл. М 25 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Ф,Б.Гриневич, M.Н.Сурду; В.П.Салюк и

И,8.Третяк (53) 621.317.733(088.8) (56) Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов./ Под ред, С.Л.Эпштейна. — М.: Советское радио, 1978.

Электричество, Госэнергоиздат, 1949, hL 88, с. 65-66. (54) АВТОТРАНСФОРМАТОРНЫИ МОСТ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (52) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано . для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения погрешности от дискрет.ности. Автотрансформаторный мост переменного тока содержит автотрансформатор

1, объект 2 измерения (Z>)c образцовой мерой 3(Zo), генератор 4 синусоидального сигнала, паразитное сопротивление 5@ ) в узел соединения Z и Z>, переключатели 6, 7, 8, . индикатор 9 неравновесия. 1 ил.

1661650

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения накопления погрешности от дискретности.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого моста.

Автотрансформаторный мост содержит автотрансформатор 1, объект 2 измерения ,(Zx) и образцовую меру 3(Zp), генератор 4, синусоидального сигнала. В узле соедине ния токовых зажимов образцовой меры 3 и объекта 2 измерения существует паразитное сопротивление 5(2л). Переключатели 6—

8 осуществляют коммутацию вторых токовых зажимов образцовой меры 3 и объ:екта 2 измерения, а также индикатора 9 ! неравновесия. Кроме того, к нерегулируемому плечу автотрансформатора 1 подклю чен делитель 10 напряжения. (В исходном положении переключатель

6 находится в положении 11, переключатель

7 — в положении 12, переключатель 8 — в положении 13. При таком положении переключателей производится уравновешивание моста путем изменения числа витков m1 регулируемой обмотки атотрансформатора.

Количество витков гпг второй обмотки при том остается неизменным.

Условия равновесия для этого случая записывается в виде

m1 Zx+Zn аг Zo где Z> — паразитное сопротивление;

Zx — сопротивление объекта измерения;

Zo — сопротивление образцовой меры.

После этого переключатель 6 устанавливают в положение 14, переключатель 8— в положение 15. Положение переключателя

7 не изменяется. При таком положении пет реключателей измеряют напряжение Ол на индикаторе неравновесия и запоминают

его. Напряжение Uo представляет собой падение напряжения на паразитном сопротивлении Zn за счет протекания через него тока объекта и меры. Напряжение Ол может быть измерено с высокой точностью, несмотря на то, что его величина незначитель- на (Uo лежит на уровне мВ), Это объясняется тем, что сопротивление Zn c падающим на нем напряжением представ. ляет собой достаточно мощный источник напряжения (эа счет малого внутреннего сопротивления Z>< 10 м). Это означает, что, взяв индикатор с большим входным сопротивлением, можно получить высокое отношение сигнал/шум. (2) Un =Zn

35 или, обозначая Ол/Uo = а

m1

k гпг

Zn =aZn+aZn (6)

Из этого уравнения находят

aZ, m1

Z< = — — а. (7)

k гпг

Подставляя это выражение в первое уравнение системы (4) и, решая его относительно Zx, определяют:

45 Z = — Z -akZ (8) п г

В это уравнение входят только известные величины — отношения чисел витков обмоток, отношение измеренных напряже50 нийa: и коэффициентпередачиделителя k.

Величины, которые могут быть известны с недостаточно высокой точностью, — это

k и a: . Однако они входят только во второе слагаемое, которое определяет лишь добав55 кУ за счет погРешности, вносимой Zo Например, если Z> таково, что вызываемая им погрешность лежит на уровне 10, то погрешности а и k влияют в 10 раз меньше, т.е, если д а= д к = 10, то результирую40

Затем переключатель 7 устанавливается в положение 16. При этом к индикатору 9 подключается выход делителя 10 напряжения. Напряжение 0 на выходе делителя

5 также измеряется и запоминается.

Записывают условия равновесия и измеряемые напряжения для всех трех этапов измерения.

Для первого этапа условие равновесия

10 моста записывается в виде (1)

Zx +Zn Zo

Напряжение, измеряемое на втором этапе(напряжение Hà Zo), определяется как:

15 0 Е.о m1 х + -и где U< — напряжение генератора.

На третьем этапе измеряют опорные напряжения Uo на выходе делителя, которое равно

Оо=Urkm2, (3) где k — коэффициент передачи делителя 10 напряжения.

Таким образом, можно записать систему из трех уравнений:

m1Zo = m2 Zx + m2Zn

Ог m1

Оп=УoZ +7, 4

Up = Ог I(ГПг, Из третьего уравнения системы находят

0 и подставляют его во второе уравнение:

Up m1

1661650

Таким образом, предлагаемый автотрансформаторный мост позволяет значительно, на несколько порядков, повысить точность измерения, Это достигается за счет более точного измерения погрешности, что приводит к повышению точности.

Формула изобретения

Составитель В.Семенчук

Техред М,Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор M.Áëàíàð

Заказ 2119 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101 щая погрешность может быть получена 10 б.

Погрешность с которой может быть измерено U>, а следовательно, и а зависят от погрешности, вносимой Zn. Чем больше по- 5 грешность от 2л, тем больше Z> (при фиксированном Z><), тем больше 4 и тем с большей точностью его можно измерить.

При этом, в отличие от известного моста, в котором всегда происходит накопление по- 10 грешности от дискретности, в предлагаемом накопление погрешностей отсутствует, Действительно, пусть разрешение индикатора составляет в 100 нВ при напряжении генератора 10 В, а сопротивления Z< и Z, 15 равны 10 кОм, причем Z> = 1 Ом. B этом случае погрешность за счет Zn будет 0,017 в то время, как индикатор позволяет уравновешивать мост с погрешностью 5 10, т.е.

0,00005, Это означает, что погрешность от 20

2л необходимо уменьшить в 2 10 раза, з

При использовании известного моста погрешность измерения по крайней мере в два раза «ы ше дискретности уравновешивания, т.е, погрешность составляет 1,0 . Для 25

-б предлагаемого моста погрешность определяется следующим образом. Падение напряжения на Z>(U>) составляет 1 мВ. Это эквивалентно генератору напряжения 1 MB с внутренним сопротивлением 1 Ом. Для 30 того, чтобы с максимальной точностью измерить U>, необходимо согласовать .входное сопротивление индикатора с внутренним сопротивлением генератора. В нашем случае, если входное сопротивление 35

Z8x составляет 10 Ом, то вносимая им по4 грешность составляет меньше 10 . Для это-4

ro можно использовать обыкновенный трансформатор, который преобразует большое входное сопротивление индикатора в 40

10 к0м. При этом увеличивается напряжение на индикаторе. Если не использовать согласование сопротивлений, напряжение

1 мВ можно измерить с погрешностью 10, Таким образом, результирующая погреш- 45 ность составляет 10 10 < 10 . Это на два порядка лучше, чем в известном приборе.

Автотрансформаторный мост переменного тока, содержащий индикатор равновесия, первый вывод которого соединен с общей шиной, четырехзажимную образцовую меру, четыре зажима для подключения объекта измерения, автотрансформатор, начала плечевых обмоток которого соединены соответственно с первыми потенциальными зажимами для подключения меры и объекта, а концы — с общей шиной, генератор напряжения, включенный между первыми токовыми зажимами, для подключения объекта и меры, вторые токовые зажимы для подключения меры и объекта соединены между собой и первым переключателем, первый неподвижный контакт которого подключен к второму потенциальному зажиму для подключения объекта измерения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель напряжения, второй и третий переключатели, причем первый вход делителя напряжения подключен к началу второй обмотки автотрансформатора, а его выход соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя, подвижный контакт которого соединен с вторым выводом индикатора равновесия, а второй неподвижный контакт — с подвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт первого переключателя соединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт которого подключен к второму потенциальному зажиму для подключения образцовой меры, а второй неподвижный контакт третьего переключателя и второй вход делителя напря-, жения соединены с общей шиной.