Трансформаторный мост для измерения взаимной индуктивности

 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при высокочастотном измерении взаимной индуктивности . Трансформаторный мост держит генератор 1, катушку 4 взаимной индуктивности, повторитель 5 напряжения и детектор 2 равновесия. С целью повышения точности измерения и упрощения струкции мост снабжен мерой 3 емкости, последовательно соединенными блоком б вычитания и управляемым делителем 7 напряжения . Блок 6 вычитания, управляемый делитель 7 напряжения выполнены в виде трансформатора с регулируемой выходной вторичной обмоткой и нерегулируемой первичной обмоткой, включенной между выходами повторителя 5 напряжения и генератора 1. В мосте для измерения взаимной индуктивности используется одна образцовая мера вместо трех. Кроме того, исполнение предлагаемого делителя является менее трудоемким, чем изготовление компаратора токов. Точность измерения моста возрастает в полтора раза. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. + fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 R 17/12

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770959/21 (22) 20 .11.89 (46) 23.03.92, Бюл. hh 11 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) М.Н.Сурду, А,А.Михаль и Н.Е.Изволенская . (53) 621.317.733 (088.8) (56) Приборы и техника эксперимента, 1975, . N. 1, с, 245-247;

Aегоðeêoå свидетельство СССР йв 1553911, кл. G 01 Я 19/00, 1990. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при высокочастотном измерении взаимной индуктивности. Трансформаторный мост. содержит генератор 1, катушку 4 взаимной

Ы2 1721523 А1 индуктивности, повторитель 5 напряжения и детектор 2 равновесия. С целью повышения точности измерения и упрощения конструкции мост снабжен мерой 3 емкости, последовательно соединенными блоком 6 вычитания и управляемым делителем 7 напряжения. Блок 6 вычитания, управляемый делитель 7 напряжения - выполнены в виде трансформатора с регулируемой выходной вторичной обмоткой и нерегулируемой первичной обмоткой, включенной между. выходами повторителя 5 напряжения и генератора 1. В мосте для измерения взаимной индуктивности. используется одна образцовая мера вместо трех. Кроме того, исполнение предлагаемого делителя является менее трудоемким, чем изготовление компаратора токов. Точность измерения моста возрастает в полтора раза. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1721523

10

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к высокочастотным устройствам для измерения взаимной индуктивности.

Известны устройства для измерения взаимной индуктивности, принцип работы которых основан на сравнении напряже- ° ний, наводимых на вторичных обмотках катушки датчика и образцовой катушки.

Недостатками этих устройств являются сложность автоматизации процесса уравновешивания, низкая точность измерения и малое быстродействие, которые обусловлены конструктивными особенностями образцовой меры сравнения, представляющей собой набор вариометров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сугцности является компенсационно-мостовое устройство, в котором сравниваются ток в первичной обмотке и напряжение на вторичной обмотке катушки взаимной индуктивности, Мост содержит генератор 1, катушку взаимной индуктивности, вторичная обмотка которой через последовательно соединенные повторитель напряжения (ПН), интегратор (выполненный на операционном усилителе А1) и меру (R1). подключенную к нерегулируемой обмотке компаратора токов (КТ). Регулируемая обмотка КТ через первичную обмотку катушка подключена к генератору, нерегулируемая обмотка КТ соединена с детектором равновесия (ДР).

В результате прохождения тока через первичную обмотку катушки взаимной индуктивности в ее вторичной обмотке возникает напряжение и=1)аМ, где I — ток генератора.

Это напряжение подается на ПН, имеющий коэффициент передачи, равный единице, и большое входное сопротивление (поэтому ток во вторичной цепи катушки не протекает}.

Выходное напряжение ПН преобразуется s ток при помощи интегратора (выполненного на образцовых мерах С1, R1 и ОУ А1) и образцовой меры R2

I1.—

) и С1R182

Ток I1 создает в сердечнике компаратора токов магнитный. поток, который компенсируется другим магнитным потоком, образуемым в результате прохождения тока через первичную обмотку катушки взаимной индуктивности и регулируемую обмотку

m2 КТ. ДР Вырабатывает управляющее воздействие на изменение числа витков до тех пор, пока оба потока не будут равны.

Из условия равновесия (I f = I) следует, ЧТО

М=С1В1В2 —, m2

m1 где m) и гпг количестВО ВиткОВ соотВетст венно обмоток 6 и 8, Подобрав соответствующим образом параметры m1, К1, йг, С, получим прямой отсчет между числом витков обмотки m2 и взаимной индуктивностью M.

Погрешность измерения взаимной индуктивности в известном мосте определяется следующим образом дм = динт+ дкг+ дпн, где динт погрешность интЕгратора, которая определяется погрешностью от статизма

ОУ, а также погрешностью образцовых мер (для большинства ОУ при рабочей частоте

1 кГц составляет 0,1%); ддг — погрешность образцовой меры сопротивления (для образцовых резисторов типа С5-61, применяемых в данном устройстве). равная 0,01%; дпн — погрешность коэффициента передачи ПН (для наиболее распространенных

ОУ на частоте 1 кГц составляет приблизительно 0,1 ).

Тогда дм = 0,21 ь.

Недостатками прототипа являются погрешность интегратора и ПН, а также сложность устройства, обусловленная тем, что в измерительной цепи используется три образцовых меры, ОУ и КТ.

Целью изобретения является повышение точности измерения и упрощение канструкции устройства, Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторный мост для измерения взаимной индуктивности, содержащий генератор, первые и вторые клеммы для подключения первичной и вторичной обмоток катушки взаимной индуктивности, повторитель напряжения и детектор равновесия, первый вывод которого и первый вывод генератора соединены с общей шиной, введены меры емкости, последовательно соединенные блок вычитания и управляемый делитель напряжения, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй— с первой клеммой для подключения Вторичной обмотки катушки взаимной индуктивности, при этом вторая клемма для подключения вторичной обмотки катушки взаимной индуктивности соединена с вторым выводом детектора равновесия, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения, второй вывод генератора через меру емкости соединен с первой клеммой для подключения первичной об1721523 мотки катушки взаимной индуктивности и с первым входом повторителя напряжения, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания, второй. вывод генератора соединен с вторым входом блока 5 вычитания, вторая клемма для подключения. первичной обмотки катушки взаимной индуктивности, вторые вход и выход повторителя напряжения и третий вход блока вычитания соединены с общей шиной. Кро- 10 ме того, вычитающее устройство и управляемый делитель напряжения выполнены в виде трансформатора с регулируемой выходной вторичной и нерегулируемой первичной обмотками, включенными между 15 выходами повторителя напряжения и генератором.

На фиг. 1 дана схема известного моста; на фиг. 2 — схема предлагаемого моста; на фиг. 3 — схема предлагаемого моста с pery- 20 лируемым числом витков.

Мост содержит генератор 1, ДР 2, первый выход генератора 1 соединен с одним из выводов образцовой меры 3 емкости, второй вывод которой соединен с первой 25 клеммой для подключения первичной обмотки катушки 4 взаимной индуктивности и первым входом flH 5, второй вход которого подключен к второй клемме первичной обмотки катушки взаимной индуктивности, к 30 второму выводу генератора и к общей шине, выход ПН 5 соединен с первым входом блока 6 вычитания, второй вход которого соединен с первым выходом генератора, выход вычитающега устройства подключен к входу 35 делителя 7 напряжения (ДН), на управляющий вход которого поступает код с выхода детектора 2 равновесия, вход которого соединен с первой клеммой вторичной обмотки катушки 4 взаимной индуктивности, вторая 40 клемма этой обмотки подкл юче на к ДН, Второй и третий выходы ПН 5, вычитающега 6 устройства и ДР 2 соответственно подключены к общей шине. Точки 8-12 (фиг, 3) обозначают регулируемое число витков. 45

Предлагаемый мост работает следующим образом.

Под действием напряжения, приложенного к образцовой мере 3 емкости, в цепи первичной обмотки катушки взаимной ин- 50 дуктивности протекает так 1, который приводит к падению-напряжения на мере емкости. Напряжение в точке соединения меры Со и первичной обмотки катушки взаимйой индуктивности поступает на вход РН, 55 имеющего коэффициент передачи, равный единице, и большое входное напряжение.

Это позволит снизить эффект шунтирования меры Со низким Явх управляемого делителя: Выходное напряжение ПН поступает на один из входов вычитающего устройства, на второй вход которого подается напряжение с генератора, Таким образом, напряжение, действующее на выходе вычитающего устройства, равное падению напряжения на мере Со, поступает на вход ДН. Под действием управляющего сигнала с выхода ДР изменяется коэффициент передачи ДН до тех пор, пока напряжение ДН и М„не станут равны, Из условия равновесия, следует что

М= Кдн, »» Со где в — частота;

Co — мера емкости;

Кдн — коэффициент передачи управляемого ДН.

Если в качестве ДН использовать трансформатор напряжения с регулируемым числом витков, то функцию вычитающего устройства можно реализовать на первичной обмотке этого трансформатора (ТН), В этом случае первичная обмотка ТН подключается одним выводом к выходу ПН, вторым— к выходу генератора, а регулируемая вторичная обмотка одним выводом подключается к вторичной обмотке взаимной индуктивности, а другим выводом — к ДР, что не влияет на погрешность измерения и еще более упрощает устройство конструктивно.

Таким образом, преимуществом предлагаемого моста по сравнению с прототипом является та, что величина погрешности . измерения взаимной индуктивности дм будет определяться погрешностью коэффициента передачи ПН дпн (на ПН поступает лишь часть напряжения в отличии от прототипа), погрешностью образцовой меры дс» (мера емкости Р597) и нестабильностью частоты. Нестабильность частоты генератора напряжений на уровне 10 достигается без значительных аппаратурных затрат и приводит к частотной погрешности д„ = 0,01 g,.

При использовании в качестве Со меры Р597 (кл. точн. 0,02) и ПН, аналогичного прототипу, получим: дм = дпн + дно + 2 д» = 0,147.

В приведенной формуле,. не учитывается погрешность, вносимая ДН, так как погрешность ТН, выполненных по итерационной схеме, идентична погрешности, вносимой токами компаратора токов, и равна 0,001 .

В заявляемом мосте для измерения взаимной индуктивности используется одна образцовая мера вместо трех по прототипу.

Кроме того, исполнение предлагаемого делителя является менее трудоемким, чем иэготовление КТ, в частности изготовление регулируемых обмоток, не говоря об их количестве, КТ с целью повышения помехоустойчивости помещают в электромагнитный экран, так как к обмоткам КТ подходят сигналы от високоомных источников. В связи с тем, что одна из обмоток регулируемая, экранирована КТ еще более усложняется, Таким образом, точность измерения предлагаемого моста, по сравнению с прототипом, возросла в два раза и упрощена конструкция устройства.

Формула изобретения

1. Трансформаторный мост для измерения взаимной индуктивности, содержащий генератор, первые и вторые клеммы для подключения первичной и вторичной обмоток катушки взаимной индуктивности, повторитель напряжения и детектор равновесия, первый вывод которого и ïåðвый вывод генератора соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения конструкции, в него введены мера емкости, последовательно соединенные блок вычитания и управляемый делитель напряжения, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй — с первой клеммой для подключения вторичной обмотки катушки взаимной индуктивности, при этом вторая глемма для подключения вторичной

5 обмотки катушки взаимной индуктивности соединена с вторым выводом детектора равновесия, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения, второй вывод генератора через меру емко1О сти соединен с первой клеммой для подключения первичной обмотки. катушки взаимной индуктивности и с первым входом повторителя напряжения, первый выход которого соединен с первым входом блока вы15 читания, второй вывод генератора — с вторым входом блока вычитания, вторая клемма для подключения первичной обмотки катушки взаимной индуктивности, вторые вход и выход повторителя напряжения

20 и третий вход блока вычитания соединены с общей шиной.

2. Мостпоп.1, отличающийся тем, что блок вычитания и управляемый делитель напряжения выполнены в виде трансформа.

25 тора с регулируемой выходной вторичной обмоткой и нерегулируемой первичной обмоткой, включенной между выходами по: вторителя напряжения и генератором.

1721523

Составитель M.Ñóðäó

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор С.Шевкун

Редактор Л.Гратилло

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 950 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государвтвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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