Мост с индуктивно-связанными плечами для дистанционного измерения комплексных сопротивлений

 

1 484468

ОПИС

ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ

Со1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к а (22) Заявлено 30.11.72 (1) М. Кл. G Olr 17/12 с присоединением з

) Д1х 621 317 733 025 (088.8) Опубликовано 15.09.75. Б

Дата опубликования опп во делам изобретеиий и открытий (72) Автор изобретен!я

Р. Д. Тучин (71) Заявитель (54) МОСТ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННЫМИ ПЛЕЧАМИ

ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ

СОПРОТИ ВЛ ЕН И й

УД Р ииый комитет (23) 11риорптет

Совета Министров СССР

Изобретение относится к области измерительной техники, занимающейся вопросами измерения параметров комплексных сопротивлений, и может быть использовано при построении цифровых мостов, предназначенных для дистационных измерений.

Известен трансформаторный мост, позволяющий производить дистанционные измерения

М2ЛЫХ КОМ ПЛЕКСПЫХ COIIPOTIII3;ICIIHII, О. 12! ОД2ря тому, что он снабжен операционным усилителем, вспомогательным трансформатором, дополнительным усилителем и источником питания, к которому подключен трансформатор напряжения. К одной из вторичных обмоток трансф013матора напряжения подкл!Оче1!2 00разцовая мера, соединенпая другим концом с ко»iiapaтором тиков, к которому подсоединен детектор равновесия. Однако большое количество вспомогательного оборудования снижает точность измерения.

Компенсация влияния подсоединитсльных проводников и сопротивления обмотки компаратора токов известной измерительной цепи является параметрической и осуществляется при помощи операционного усилителя, вспомогательных трансформаторов и усилителя.

Точность каждого из этих узлов определяет предельну!о погрешность измерения, вследствие чего к ним предъявляются повышенные метрологические требования.

Целью предлагаемого устройства является повышение точности измерения.

Эта цель достигается за счет того, что в нем первичная обмотка вспомогательного

5 трансформатора включена между дополнительной обмоткой трансформатора Iiaiipiiжсния и высокопотснциальным зажимом оиьекта измерения, а вторичная — между ннзкопотенциальным зажимом объекта измерения и

10 13ходом дополните Ihlioro усилителя, Выход которого подключен к одному пз входов операционного усилителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого моста. !

5 Он содержит источник питания 1, трансформатор напряжения 2, компаратор токов 3, операционный усилитель 4 с элементами внешней связи 5- 7, объект измерения 8, образцовую меру 9, ьспомогательный трансфор20 матор 10. дополнительный усилитель 11, детектор равновесия 12, подсоедпнптельные проводники 13 и 14, обмотки 15 компаратора токов 3, обмотки 16 трансформатора напряжения 2, дополнительную обмотку 17, пер25 вичную 18 и вторичную 19 обмотки трансформатора 10 и клеммы 20 и 21.

Э л с х с н т 13 и с ш и с и с в я з и 5 о 11 L p 2 II I I o I I I I o I усилителя 4 в предлагаемой измерительной цепи по;1сиедине:1 непосредственно к высоко30 потенциальному зажию а объекта измерения

484468

8. В результате подсоединительный проводник 13 охватывается петлей обратной связи, и его действующее сопротивление уменыпается на величину петлевого усиления операционного усилителя 4 — КВ.

Так как КВ у точных операционных усилителей, как правило, составляет несколько сотен, влияние подсоединительного проводника 13 становится исчезающе малым.

Влияние нестабильности элементов внешней связи 5 и 6 операционного усилителя 4, конечной величины его коэффициента усиления в разомкнутой петле, а также влияние сопротивлений подсоединительного проводника 14 и обмотки 16 компаратора токов 3 устраняется в предлагаемой измерительной цепи действием усилителя 11.

Для того, чтобы ветвь объекта измерения не вносила погрешность, напряжение, действующее на зажимах последнего, должно быть равно э.д.с. обмотки 16 трансформатора напряжения 2. Однако это напряжение является уменьшенным на величину суммы сигнала ошибки операционного усилителя 4 и напряжения, падающего на подсоединительном проводнике 14 и обмотке 15 компаратора токов.

Для устранения этого уменьшения усилитель 11 и вспомогательный трансформатор 10 включаются таким образом, что в ветви объекта измерения образуется петля вспомогательной корректирующей связи, стремящаяся с точностью до статизма системы устранить разницу между э.д.с. обмотки 16 и напряжением, действующим на зажимах объекта измерения.

Механизм действия коррекции следующий.

Выходное напряжение операционного усилителя 4 сравнивается с э.д.с. дополнительной обмотки 17, равновитковой с обмоткой 16 и при помощи вспомогательного трансформатора 10 передается во входную цепь усилителя

11. Благодаря тому, что один из выводов вторичной обмотки 19 этого трансформатора подсоединяется к низкопотепциальному зажиму б объекта измерения, на вход усилителя

11 поступает также и падение напряжения, возникающее на участке цепи «низкопотенциальпый зажим об.ьекта измерения — земляя».

Таким образом, на входе усилителя 11 действует сигнал, представляющий собой полную ошибку ветви объекта измерения, связанную с наличием операционного усилителя 4, подсоединительного проводника 14 и обмотки 15 компаратора токов.

Этот сигнал усиливается и подается на дополнительный вход (клемму 20) операционного усилителя, выходное напряжение которого

25 зо з

40 д

55 в результате увеличивается и становится равным э.д.с. обмотки 16.

Качество осуществляемой коррекции является функцией только коэффициента усиления применяемого усилителя и не зависит or параметров вспомогательного оборудования.

Это обстоятельство позволяет получить точность измерения, значительно превосходящую ту, которую может обеспечить известная измерительная цепь, и снижает метрологические требования, предъявляемые к основному источнику погрешности — операционному усилителю, т. е. дает возможность упростить консrрукцию. Простыми оказываются и конструкции вспомогательного трансформатора 10 и усилителя 11; трансформатор 10 является теперь простым звеном передачи напряжения, от которого не зависит точность измерения, а усилитель 11 может состоять всего лишь из одного — двух транзисторов, так как он работает на высокоомную нагрузку, а его коэффициент усиления может быть небольшим.

Например, при общей погрешности ветви объекта измерения, равной, примерно, 1 — 2% (для получения весьма высокой точности измерения — 0,01%), его значение должно составлять соответственно всего лишь 100 — 200.

Из сказанного следует, что предлагаемая измерительная цепь имеет в своем составе значительно меньше вспомогательного оборудования, причем к этому оборудованию не предъявляется высоких метрологических требований, благодаря чему метрологические возможности возрастают.

Предмет изобретения

Мост с индуктивно связанными плечами для дистанционного измерения комплексных сопротивлений, содержащий операционный усилитель, вспомогательный трансформатор, дополнительный усилитель и источник питания, к которому подключен трансформатор напряжения, причем к одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения подключена образцовая мера, соединенная другим концом с компаратором токов, к которому подсоединен детектор равновесия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем первичная оомотка вспомогательного трансформатора включена между дополнительной обмоткой трансформатора напряжения и высокопотепциальным зажимом объекта измерения, а вторичная — между низкопотенциальным зажимом объекта измерения и входом дополнительного усилителя. выход которого подключен к одному из входов операционного усилителя.

484468

Составитель В. Бахтин

Техред Т. Миронова

Корректор Л. Орлова

Редактор Е. Семанова

Заказ 3160/10 Изд. № 1798 Тираж 902 Подписное

Ц1-!И1!!!И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2