Трансформаторный мост для измерения малых сопротивлений

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров малых комплексных сопротивлений в цепях переменного тока. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния шумов и искажений усилителя - достигается путем введения в трансформаторный мост, содержащий источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 и вторичными первой обмоткой 4, второй обмоткой 5 и третьей обмоткой 6, первый резистор 7, усилитель 8 тока, второй резистор 9, образцовую меру 10, измеряемый объект 11 с первым 12 и вторым 13 зажимами, индуктивный компаратор 14 токов с первой входной обмоткой 15, второй входной обмоткой 16 и выходной обмоткой 07, указатель 18 равновесия, дополнительной обмотки 6 с первым 7 и вторым 9 резисторами для того, чтобы отбирать с обмотки 6 большую часть рабочего тока измеряемого объекта, а усилитель тока 8 использовать только для добавки существенно меньшей части компенсирующего тока, что позволяет уменьшить влияние шумов и искажений усилителя тока, что повышает точность измерения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (я)з G 01 R 17/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

S"

14 (21) 4606866/21 (22) 16.11.88 (46) 15.07,91. Бюл. № 26 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института AH УССР (72) Ю.В. Немировский (53) 621.317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 291153, кл. G 01 R 17/12, 1969.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1056060, кл. G 01 R 17/12, 1981. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров малых комплексных сопротивлений в цепях переменного тока, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения влияния шумов и искажений усилителя — достигается

„„5U „„1663568 А1 путем введения в трансформаторный мост, содержащий источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой

3 и вторичными первой обмоткой 4, второй обмоткой 5 и третьей обмоткой 6, первый резистор 7, усилитель 8 тока, второй резистор 9, образцовую меру 10, измеряемый объект 11 с первым зажимом 12 и вторым 13 зажимами, инфуктивный компаратор 14 токов с первой входной обмоткой 15, второй входной обмоткой 16 и выходной обмоткой

17, указатель 18 равновесия, дополнительной обмотки 6 с первым 7 и вторым 9 резисторами для того, чтобы отбирать с обмотки

6 большую часть рабочего тока измеряемого объекта, а усилитель тока 8 испольэовать только для добавки существенно меньшей части компенсирующего тока, что позволяет уменьшить влияние шумов и искажений усилителя тока, что повышает точность измерения. 1 ил.

1663568

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для. измерения параметров малых комплексных сопротивлений в цепях переменного тока.

Целью изобретения является повышение точности измерения эа счет уменьшения влияния шумов и искажений усилителя.

На чертеже представлена структурная схема устройства. 10

Схема содержит источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 (N!1) и вторичными первой обмоткой 4 (Ф/э), второй обмоткой 5 (М4) и третьей обмоткой 6 (Nl2), первый резистор 7 15 (R1), усилитель 8 тока, второй резистор 9(К2), образцовую меру 10 (Rp), измеряемый объект 11 (Rx) с первым зажимом 12 и вторым зажимом 13, индуктивный компаратор 14 с 20 токов с первой входной обмоткой 15 (Ws), второй входной обмоткой 16 (И/е) и выходной обмоткой 17 (W7), указатель 18 равновесия.

Трансформатор 2 напряжения с обмот- 25 ками 4 — 6 и компаратор 14 токов собмотками 15, 16 образуют трансформаторный мост„в одно плечо которого включена образцовая мера 10, а в другое — измеряемый обьект 11, при этом с помощью образцовой 30 меры 10 уравновешивают мост. Выходы усилителя 8 и обмотки 6 соединены через резисторы 9 и 7 соответственно с зажимом для подключения измеряемого объекта 11.

Устройство работает следующим обра- 35 эом.

Индуктивный компаратор 14 токов дает нулевое напряжение на выходной обмотке

17 в том случае, если соблюдается условие: .Ix Ws = о в, (1) 40 где!» — рабочий ток измеряемого объекта 11; о — образцовый ток, протекающий через резистор 10.

Образцовый токарю равен

10= т((2) где 131 — напряжение второй вторичной обмотки 5.

Усилитель 8 тока также, как и в прототипе поддерживает напряжение на измеряе- 50 мом объекте 11 Ux равным напряжению не первой вторичной обмотке 4 — Оэ;

Ux = 03. (3)

В тоже время напряжение Ux складывается из падения напряжения на Rx, вызыва- 55 емого частью тока 31 от третьей вторичной обмотки 6 и падения напряжения на Rx, вызываемого частью тока32 от усилителя 8 тока.

Пользуясь законом Кирхгофа, можно записать следующие выражения:

U2 и R2 4) й1+

R2+ х где U2 — напряжение на третьей вторичной обмотке 6, 12

Ri Rx 2+R

U» — напряжение на выходе усилителя 8 тока.

Падение напряжения U 1, вызываемое частью тока I1 на измеряемом объекте

11(Rx), равно: х R2

R2 + Rx U2 R2 Rx

02

1I1

Rx 2

R1+ R +R!

Падение напряжения Ц2, вызываемое частью тока l2 на измеряемом объекте 11 (й,), равно:

R».R1 1 + Rx UK 1 Rx

0к

Ubii

R1 Rx

В2+ В1+ К

Используя (6) и тока1»1и 42

62

Ix1 =

Г Т

М (7), можно найти часть (8) Ок R.1 (9) I»2

Отсюда можно найти 1»;

U2- R2 + UX R1 х = 1х 1 + х 2 (10) Используя выражение (10), можно записать — 02 R2+UK R1

R +R +В1 В2 г

Из выражений (10) и (11) видно, что поддержание Ux равным U возможно за счет перераспределения частей тока 1,1 и 42, Предположим, что сопротивление Rx не изменяется, а сопротивление R1 в результате воздействия внешних факторов или старения изменилось на величину ЛR1, Это приведет к изменению тока Ix через сопротивление Rx, что вызовет изменение Ux на величину AUx. В результате усилитель 8 тока отработает разбаланс между сравниваемыми напряжениями 0э и Ux + Л Ux таким образом, чтобы падение напряжения на Rx вернулось,к значению Ux. Это возможно эа счет изменения в выражении (10) выходного

Составитель В, Семенчук

Редактор О. Спесивых Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор И. Муска

Заказ 2264 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 напряжения усилителя 8 тока U», т.е. изменения составляющей тока 1»2, что и происходит, Таким образом, при неизменном значе- 5 нии Rx любое изменение R1, а по аналогии и Й2, компенсируется с помощью напряжения компенсации U» на выходе усилителя 8 тока так, что величина I не изменяется.

Поэтому напряжение на выходе компаратора тока не изменяется и результат измерения не искажается.

Предположим теперь, что изменилось значение Rx на величину ARx. По закону

Ома: 15 х —.-" — =и. +ли. т.е. падение напряжения на Rx будет отличаться от U3.

Таким же образом, как и в первом слу- 20 чае, усилитель 8 тока выработает напряжение компенсации U» такое, чтобы снова наступило равенство 0з = Ux.

Это возможно в случае, если изменится

4 на величину Л1» такую, что выполнится

Ix +Aux

ycnoeee R+ R Ux что и обеспечивается усилителем 8 тока.

Таким образом выполняется закон Ома

Uх

R„= » . Л „ ток в первичной обмотке Nl5 компаратора токов 14 изменится, следовательно, момент равновесия моста будет соответствовать новому значению измеряемого сопротивления Rx+ ARx, Можно сделать вывод, что схема устройства не чувствительна к изменениям рези- 40 сторов R1 и R2, вызываемых их нестабильностью, В тоже время изменяя их величину, можно оСуществлять перераспределение составляющих рабочего тока

Ix1 И Ixg СООтВЕтСтВЕННО От трЕтЬЕй ВтОрИЧной обмотки 6 и усилителя 8 тока, тем самым уменьшать влияние шумов и искажений усилителя 8 тока.

Формула изобретения

Трансформаторный мост для измерения малых сопротивлений, содержащий источник питания, первый вывод которого соединен с началом, а второй — с концом первичной обмотки трансформатора напряжения, при этом начало первой вторичной обмотки трансформатора напряжения соединено с первым зажимом для подключения измеряемого объекта, второй зажим для подключения измеряемого объекта соединен с начало:I первой входной обмотки индуктивного компаратора токов, конец которой соединен с общей шиной, концы второй вторичной обмотки трансформатора напряжения и второй входной обмотки индуктивного компаратора токов соединены с общей шиной, образцовую меру, подключенную между началом второй вторичной обмотки трансформатора напряжения и началом второй входной обмотки индуктивного компаратора токов, указатель равновесия, соединенный с выходной обмоткой индуктивного компаратора токов, адин вывод которой и один вывод источника питания v указателя равновесия соединеНы с общей шиной, усилитель тока, первый вход которого соединен с концом первой вторичной обмотки трансформатора напряжения, а второй вход соединен с вторым зажимом для подключения измеряемого объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третья вторичная обмотка трансформатора напряжения, первый и второй резисторы, причем начало третьей вторичной обмотки трансформатора напряжения соединено с общей шиной, а ее конец соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с первым зажимом для подключения измеряемого объекта и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом усилителя така.