Мост для измерения параметров комплексных сопротивлений

 

!

ОПИ АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

С"

<и> 450 l014

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.06.72 (21) 1798101/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G Olr 17/10

Совета Министров СССР пе делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.733..011 (088.8) Опубликовано 15.11.74. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 22.04.75 (72) Авторы изобретения

Ю. В. Козлов и Е. В. Добош (71) Заявитель (54) МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ

Государственный комитет (32) Приоритет

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено для измерения параметров конденсаторов, индуктивностей и резисторов на переменном токе, а при применении соответствующих датчиков и для измерения неэлектрических величин (температуры, давления и т. п.).

Известны мосты для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащие генератор тока с заземленной точкой, детектор состояния равновесия, операционный усилитель, образцовые меры и трансформатор.

Однако известные мосты отличаются низкой точностью и чувствительностью.

Для повышения точности измерения и чувствительности в предлагаемом устройстве первичная обмотка трансформатора включена между входом операционного усилителя и общей точкой соединения генератора тока и измеряемого комплексного сопротивления, а вторичная обмотка включена между выходом усилителя и заземленной точкой.

На чертеже приведена схема предлагаемого моста.

Мост состоит из генератора тока 1 с заземленной точкой, детектора состояния равновесия 2 и двух, включенный между ними, параллельно соединенных электрических ветвей.

Одна из них состоит из измеряемого комплекс- ного сопротивления 3, операционного усилителя 4 с образцовым элементом 5 в цепи отрицательной обратной связи, включенным между входом и выходом этого усилителя 4, и регулировочных элементов б и 7, включенных между выходом усилителя и детектором состояния равновесия 2. Другая ветвь состоит из образцовой меры 8, операционного усилителя 9 и трансформатора 10. Образцовая мера

8 включена между выходом операционного

10 усилителя 9 этой ветви и входом детектора состояния равновесия 2, а трансформатор 10 включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя 9. Первичная обмотка его включена между выходом усилителя с низким вход15 ным сопротивлением и общей точкой соединения генератора тока и измеряемого комплексного сопротивления, а вторичная обмотка— между выходом усилителя и заземленной точкой.

20 Работа моста основана на сравнении токов через измеряемое комплексное сопротивление и образцовую меру, расположенные в разных ветвях моста. Добиваясь равенства токов на выходе ветвей, производят отсчет измеренного

25 результата по величине эквивалентной проводимости регулировочных элементов. Так, если измеряемое комплексное сопротивление равно

z,==r,.+j, образцовый элемент и образцовая мера выбраны активными и их сопротивления

ЗО соответственно равны r„ r<>, проводимости

450104

РегУлиРовочных элементов Равны др и 1Ур, а отношение витков первичной обмотки трансформатора ко вторичной вЂ, то уравнение пв баланса моста будет:

П1 г»+ J< = — гв.re (0 р+ 1Ур) °

Пв

Меняя местами регулировочные элементы и образцовую меру, получаем схему моста для измерения параллельных компонент измеряемого комплексного сопротивления. Так, если полная проводимость измеряемого комплексного сопротивления равна:

1 — = Ух = 64 + 1У»)

«х то уравнение баланса моста будет:

n r и »+ /У» = (Яр+ A р). п r, Точность передачи напряжения от измеряемого комплексного сопротивления к образцовой мере определяется точностью отношения витков трансформатора и величиной коэффициента усиления усилителя.

Если еще учесть, что на входе усилителя действует шумовой ток I и считать трансформатор идеальным, то для усилителя, охваченного последовательной отрицательной обратной связью по напряжению, значение выходного напряжения можно определить из формулы: п х вых вняв + ш

«х откуда

«х + 4в

wz

«х п3

1+—

К п

В. этих формулах К вЂ” коэффициент передачи усилителя от входа к выходу, выраженный в омах. Из формул видно, что при достаточно большом коэффициенте усиления усилителя погрешность передачи напряжения с измеряемого комплексного сопротивления на выход усилителя можно сделать пренебрежимо малой, Достоинством схемы является и то, что при изменении коэффициента трансформации отношение напряжения сигнала к напряжению шума на выходе усилителя остается неизменным, что позволяет при изменении пределов измерения изменением коэффициента трансформации получить одинаковую чувствительность на различных пределах измерения, Погрешность передачи напряжения, опреде«х П2 ляемая как — —, также остается неизменк n1 пой, так как при переключении пределов изпв мерения величина z». —, остается постоянной. п

Возможно также применение усилителя напряжения с большим выходным сопротивлением, но в этом случае погрешность передачи напряжения с измеряемого комплексного сопротивления на выход усилителя не остается постоянной и для получения ее постоянства необходимо синхронно с изменением коэффициента трансформации менять коэффициент усиления усилителя. Таким образом, выгодней применять в качестве операционного усилителя усилитель с низким значением входного сопротивления.

Предмет изобретения

Мост для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащий генератор тока с заземленной точкой, детектор состояния равновесия и две, включенные между ними, параллельно соединенные электрические ветви, одна из которых состоит из измеряемого комплексного сопротивления, преобразователя тока, например операционного усилителя, с образцовым элементом и регулировочных элементов, а вторая — из образцовой меры, опе4О рационного усилителя и трансформатора с обмотками, о тл ич а ю щий ся тем, что, с целью повышения точности измерения и чувствительности, в нем первичная обмотка трансформатора включена между входом опе45 рационного усилителя и общей точкой соединения генератора тока и измеряемого комплексного сопротивления, а вторичная обмотка включена между выходом усилителя и заземленной точкой.

450104

Составитель А. Бешуле

Техред М. Семенов

Редактор Н. Шубина

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 940/4 Изд. ¹ 1125 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-З5, Раушская наб., д. 4/5