Четырехпленочный измерительный мост

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 58639l

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.01.76 (21) 2314827/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.77. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 23.12.77 (51) М. Кл.з G 01R,17Ä0

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.733 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ю. Кнеллер и Б. Д. Хасцаев

Ордена Ленина институт проблем управления AH (71) Заявитель

-т з (54) ЧЕТЫРЕХПЛЕЧИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров пассивных величин на постоянном и переменном токе, в частности для измерения параметров пассив- 5 ных комплексных величин переменного тока, например, для измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления или проводимости и для построения автоматических измерителей и преобра- IO зователей этих величин.

Известен четырехплечий измерительный мост, содержащий объект измерения, образцовые и регулируемые элементы, источник опорного напряжения, одним полюсом под- 15 ключенный к одной из вершин диагонали питания, усилитель, входы которого подключены ко второму полюсу источника опорного напряжения и плечу моста с регулируемым элементом, блок для изменения значения на- 20 пряжения, один из входов которого соединен с выходом усилителя, а выход соединен с диагональю питания, источник напряжения, полюсы которого подключены к другому входу блока для изменения значения напряже- 25 ния (1).

Достоинством такого моста является линейная зависимость выходного напряжения от регулируемого параметра. Однако для получения хорошей линейности выходного на- 30 пряжения необходимо реализовать высокий коэффициент усиления, что вызывает трудности с обеспечением хороших динамических свойств; для измерения параметров пассивньlx. комплексных величин этот мост плохо пригоден.

Известен также четырехплечий измерительный мост, содержащий объект измерения, образцовые и регулируемые элементы, источник напряжения, подключенный одним полюсом к одной из вершин диагонали питания, согласующее звено, входы которого подсоединены к одному из плеч моста, а выходы —;о второму полюсу источника питания и к другой вершине диагонали питания соответственно (2j.

Недостатки моста: невозможность измерепий при заданном режиме питания (например, измерения параметров индуктивности в режиме заданного тока), необходимость у"ложнения моста при широких пределах измерения, трудности, связанные с получением опорных напряжений при уравновешивании с использованием фазочувствительных индикаторов. Эти недостатки вызваны зависимостью напряжения на диагонали питания от параметров элементов ветви, к одному из плеч которой подсоединены входы согласующего звена.

586391

А + А з + 4

65 где

Целью изобретения является расширение пределов измерения и упрощение устройства, Поставленная цель достигается тсм, что в четырехплечем измерительнолл ьлосте вход согласующего звена подсоединен к измерительной диагонали, а выход — включен в одно из плеч моста, при этом источник напряжения вторым полюсом подключен к другой вершине диагонали питания.

Если мост используется как неуравновешенный, то выход согласующего звена включается в одно из плеч ветви моста, которая содержит объект измерения. Если же измерительный мост уравновешивается, то выход согласующего звена включается в одно из плеч ветви, которая содержит регулируемые элементы. В первом случае выходное напря>кение (напря>кение на измерительной диагонали) линейно относительно измеряемой величины, во втором случае — относительно регулируемых параметров.

Схема четырехплечего измерительного моста показана на чертеже.

Четырехплечий мост содержит элементы

1 — 4, один из которых является объектом измерения, а другие — образцовыми регулируемыми элементами, источник напряжения 5, подключенный полюсами к вершинам аЬ диагонали питания, согласующее звено 6, вход которого подсоединен к измерительной диагонали cd, а выход включен в плечо, содержащее элемент 3. Коэффициент передачи согласующего звена должен быть близким к

«единице», Им может быть, например, повторитель напряжения. Мост работает следующим образом, Напря>кение на измерительной диагонали моста Ucd равно

24

+ +py КБ

Zs+ Zg где Ль А, Z, Zi,— сопротивления элементов

1, 2, 3, 4 соответственно;

К вЂ” коэффициент передачи согласующего звена 6;

U — напряжение источника 5.

При Кь=1 можем написать 7 z> Yz z— Y3z<

1+ У У, 1 1 з

Из последнего выражения видно, что напряжение на измерительной диагонали линейно зависит от величин Уз и 2л. Отсюда— если элемент 4 (3) — объект измерения, то выходное напряжение U, л линейно относительно измеряемой величины 2л(1 з), если же элемент 4 (3) — регулируемый элемент, то линии уравновешивания при регулировании

Зо

40 величин Z,(Y ) — прямые липин, что обеспечивает хорошую сходпмость.

11собходимо подчеркну и, что включение выхода согласующего звена в одно из плеч моста обеспечивает линейность относительно проводимости элемента этого плеча и сопротивления элемента смежного с пим плеча.

Изобретение позволяет получить еще одно важное свойство в случае формирования сигналов, определяющих разбаланс по отдельцым параметрам с помощью обычных фазочувствительных индикаторов. 11апример, для получения пропорциональных сигналов, составляющих отклонения комплексной величины (Z или I >) от состояния равновесия, на фазочувствительные индикаторы необходимо подавать сигналы, фазы которых совпадают или сдвинуты на + — относительно фазы

2 комплекса Z Ó +1. В мосте, изображенном на чертеже, также сигналы легко получить— ими являются напряжения на элементах Z

1 и Zz

< ц э, у э

+ 1 1 2 1 + 1» 2

Для решения этой задачи в мосте, принятом за прототип, необходимо применить специального типа нуль-органы, например, дифференциальные фазовычитающие схемы на интеграторах, что усложняет устройство.

Таким образом, в предложенном мосте напряжение в диагонали питания не зависит от параметров элементов, составляющих моста, что позволяет расширить функциональные возможности моста по сравнению с прототипом (а именно, расширить диапазон измеряемых величин без усложнения моста и измерять параметры любых объектов). B этом мосте для получения опорных напряжений нет необходимости усложнять мост.

Формула изобретения

Четырехплечий измерительный мост, содержащий образцовые и регулируемые элементы, источник напря>кения, подключенный одним полюсом к одной из вершин диагонали питания, и согласующее звено, например, повторитель напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов измерения и упрощения устройства, вход согласующего звена подсоединен к измерительной диагонали, а выход включен в одно из плеч моста, при этом источник напряжения вторым полюсом подключен к другой вершине диагонали питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA ¹ 3416076, кл. 324-57, 10. 12. 68.

2. Заявка № 2164715/21, кл. G 01К 17/10, 30,07.75, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

РсдBKTQJ) Б. Левятов

Составитель И, Бахтина

Техред Л. Гладкова

Корректор И. Позняковская

Заказ 2784/5 Изд. № 1010 Тирахк 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам нзобретсний и открытий

113035, Москва, )К-35, Раугнская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Подписное