Нулевая измерительная цепь

 

("

OnИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ " 475557

Союз Советское

Соцмвпмстмческмх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 19.10.72 (2() 1829844 18-10 с присоединением заявки X (32) Приоритет -—

Опубликовано 30.06.75. Бюллетс ш.,¹ 24

Дата опубликования описания 15.09.76 (51) Ч.Кл. С 01г 17/00

Гасударственный комитет

Савета Министрав СССР на делам изобретений и еткрытий (53) УДK 621.317.7 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Ю. Кнеллер

Ордена Ленина институт проблем управления (71) Заявитель (54) НУЛЕВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения пассивных величин постоянного и переменного тока и для построения преобразователей этих величин в активные скалярные величины.

Для получения наиболее оптимального распределения относительной погрешности измерения может возникнуть необходимость в постоянстве относительной чувствительности к изменению измеряемого параметра в пределах диапазона или в независимости чувствительности от одного из измеряемых параметров (в случае измерения параметров комплексной величины). В ряде случаев необходимо обеспечить постоянство абсолютной чувствительности к изменению какого-либо параметра внутри диапазона измерения и т. д.

В известных нулевых цепях источник питания питает параллельные ветви, выходные сигналы которых алгебраически суммируются.

После узла суммирования имеется общий для ветвей участок преобразования, его во многих случаях выполняют в виде усилителя с высоким коэффициентом усиления, охваченного обратной связью, сигнал которой подается в узел суммирования выходных величин ветвей. В нулевой измерительной цепи с такой структурой задание вида условий равновесия определяет вид зависимости коэффициентов передачи ветвей от переменных параметров и тем самым и вид зависимости чувствительност и цепи от этих параметров. Для изменения последнего необходимо изменять характер зависимости коэффициентов передачи ветвей от переменных параметров, при этом изменяются и условия равновесия. Включение регулирующих органов в четырехплечий мост обеспечивает постоянство чувствительности по регулируемому параметру, но приводит к потере раздельного отсчета.

Для изменения чувствительности цепи при сохранении прежнего условия равновесия можно ввести в общую для ветвей часть трак15 та от узла суммированИя до выхода цепи звено с коэффициентом передачи, изменяющимся с изменением переменных параметров ветви по желаемому закону. Однако это влечет за собой существенно усложнение измерительной

20 цепи.

В предлагаемой нулевой измерительной цепи выход усилителя подключен к входу звена с коэффициентом передачи К.

Благодаря этому возможно изменение чувствительности цепи прн сохранении прежнего условия равновесия.

На фиг. 1 показана структурная схема измерительной цепи; на фиг. 2 — вариант нулевой измерительной цепи переменного тока с

3О известной структурной схемои; на фиг. 3—

475557

S, ро

<)у 1вх; в!

ГДŠ— =- Н))П),!

fxt lrð

i. у l2q

25 т2+ ттЗ вых г- иs,.„== (у+ /) —;

55 ветви, охватываемое должно иметь ксэффиlg 1 !) г2е! + 1

l, 3

i3BPH3IIT Il)леВ0Й измеРитс:!ыlой цепи, в 110торой обеспечено постоянство относительной чувствительности по параметру p)C„во !)сс I диапазоне измерения, при сохранен!и. тех же, что и для цепи на фиг. 2 условий равновесия; на фиг. 4 — вариант нулевой из:)!ерпт) льной цепи, в которой обеспечено постояпс!!)О относительной чувствительности по параметру tgi),. во всем диапазоне измерения, при сокр!)!!сн!и! тех же, что и для цепи фиг. 2 усло!)ий равновесия; и;! $rrr . 5 — !)ариапт treTI 11)0 rrr tic rei мо!.— товой измерительной цени переменного тока, !: которой обеспечено постоянство относительной чУвствительности 110 паРаметРУ P)Lr 130 всем диапазоне измерения.

Измерительная цепь содержит источник 1 питания, ветвь со звеном 2, включающим в себя объект измерения, ветвь со звеньями 3 и 4, узел а алгебраического суммирования выходных сигналов ветвей, звено 5 преобразования сигнала разбаланса цепи, имеющей усилитель с высоким коэффициентом усиления, звено 6 обратной связи, выход которого подключен к входу звена 4, т. е. к узлу б.

Обозначив выходной сигнал звена 1 (питающую ветви активную величину цепи) А„., выходную активную величину цепи (сигнал на выходе звена 5) А,„„., а коэффициенты передачи звеньев 2 — 6 соответственно К2, Кз, К4, Ks, К6 записываем выражение для выходной величины цепи со структурой, показанной на фиг. 1 при достаточно высоком коэффициенте усиления звена 5 К2

Чувствительность S. цепи к изменению какого-либо параметра д в точке равновесия, т. е. при К! + К2Кз — (т 2 —. и тЗ т 4)

К4 Лб ды

Подключение выходного сигнала звена обратной связи к входу звена ветви, выход которого подсоединен к узлу суммирования выходных величин ветвей, не изменяет условий равновесия измерительной цепи, о уменьшает выходную величину цепи, а следовательно и чувствительность цепи в К раз, где K -- коэффициент передачи указанного звена ветви. Выбирая соответствующую точку подключения выхода звена обратной связи ветви, можно целенаправленно изменять характер зависимости чувствительности цепи к изменению того или иного ее параметра, е изменяя условий равновесия.

Рассмотрим ряд вариантов выполнения r)eпи на примере известного двойного трансформаторного моста для измерения С и tgi) емкостного объекта с параллельной схемой замещения, изображенного па фиг. 2. Для такой цепи удельные относительные чувствительности к изменению измеряемых параметров

4 х = иСи и У = hagi),. в точке РавповесиЯ 01)Ределяются выражениями дЛв„. х 1

= (у+ ), гв дХ р1в,,p - l т. с. чувствительности зависят от обоих измеряемых параметров.

Г1ри необходимости обеспечить постоянство относительной чувствительности S,. во всем диапазоне измерения нужно охватить обратной связью звено в ветви моста с коэффи20 циентом передачи Л:, = (у + j) — или, что

I! эквивалентно с учетом условий равновесия цепи

1 где Р = n2m2Cpp); 4q =

В) Свито

30 звено с коэффициентом передачи и 4 (l2q + j) Р

Условия равновесия цепи„показанной на

1 фиг. 3, (регтг тируеигые параметры г, и — ) те

35 же, что и для цепи, изобра)кепной на фиг. 2, а удельная относительная чувствительность к изменению х постоянна во всем диапазоне измерения.

Когда необходимо обеспечить постоянство относительной чувствительности 5... выход звена обратной связи должен быть подключен к входу звена с коэффициентом передачи

К; = ху — =- l2qP (соответствующий вариант

45 и выполнения измерительной цепи с прежними

УСЛОВИЯМИ РаВНОВЕСИЯ ИЯи = ConSt ПОКаЗаН Па фиг. 4).

В случае необходимости обеспечения по5О с Оянст13а аосол!отпой чувствителыlости к изменению х == !)Си во всем диапазоне измереНИя (5,ы, = CouSt), В ИЗВЕСтНОй ЦЕПИ (фИГ. 2) Следовательно, звено в цепью обратной связи. пиетет передачи

Измерительная цепь, обладающая

5,.„= Coust имеет Рид, показанный па фиг. 3, 475557

Фиг. >

Фиг: однако теперь вместо параметра и>, по значению которого отсчитывалось ранее значение

С„, необходимо регулировать параметр m2.

Изобретение позволяет обеспечить желаемый вид зависимости чувствительности цепи от переменных параметров при сохранении прежнего вида условий равновесия для исходной измерительной цепи постоянного или переменного тока любой конфигурации.

На фиг. 5 приведена четырехплечая мостовая цепь, в которой обеспечивается постоянная удельная относительная чувствительность к изменению параметра coLn предполагается, R2 ))1 f2 + (KLi)2

Пpедмст изобpе Гсnпя

1-1улевая измерительная цепь, содержащая подключенные к источнику питания две napaëлельные ветви, причем, одна пз них включает в себя объект измерения, и другая образована по меньшей мере двумя звеньямп, одно из которых, имеющее коэффициент передачи К, включено на выходе упомянутой ветви, узел алгебраического суммирования, соединенный с р выходами суммирования обеих ветвей и входом блока усилителя, отличающаяся тем, что, с целью изменения чувствительности цепи при сохранении прежнего условия ее равновесия, выход усилителя подключен к входу звена с

15 коэффициентом передачи К.

475557

Фи." ч фиг. 5

С:>,:анатоль В. Скоробогатова

Редактср Т. Рыбалова !екрсд Т. Миронова 1(оррскт ор H. Лук

Заказ № !097 11зд ¹ !508 ирги 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комнгсга C:îâeòÿ Миннстро.l СССР

IIc):!eлач и:обретений и открытий ! 13035, Л!осква, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Л!ОТ, 3: горский филиал