Устройство для одновременного и независимого измерения состявляющих комплексных сопротивлений
чс ест иоэнае люъьы т I%4 -%Г xh и чесиаиЮ бтзблиютекъ МаоА
О П И С А Н И Е п 588509
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Ооввтеаа
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.01.76 (21) 2310427/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 1 5.01.78. Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 01.02.78 (51) М. Кл. G 01 27/02
Государственный коыитет
Совета Министров СССР (53) УДК 621.317.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
А. А. Кольцов и О. Н. Вещев
Уфимский нефтяной институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО И НЕЗАВИСИМОГО
ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ
СОПРОТИВЛЕНИЙ
Предлагаемое устройство предназначено для использования в различных отраслях промышленности, где требуется измерять комплексные электрические сопротивления, например при преобразовании неэлектрических величин в параметры электрических цепей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для раздельного измерения параметров комплексных сопротивлений, которое представляет собой квазиуравновешенный мост, одна из ветвей которого, образованная измеряемым сопротивлением и последовательно соединенными образцовыми сопротивлениями и конденсатором, подсоединена к скользящему контакту индуктивного делителя напряжения, первичная обмотка которого включена на источник, один из входов квадратурного детектора, по показаниям которого определяют момент квазиравновесия по добротности, подключен к измеряемому сопротивлению, а другой — к плечу сравнения. Один из входов второго квадратурного детектора, используемого для определения квазиравновесия по индуктивности, подключен к образцовому конденсатору, а другой — к общей заявленной точке измеряемого сопротивления и плеча сравнения и к свободному концу делителя напряжения.
Этому устройству присущ ряд недостатков.
Устройство позволяет определять параметры только индуктивных сопротивлений последовательной схемы замещения.
5 Формула для определения Е„содержит квадрат частоты напряжения питания. Это создает необходимость точного определения и стабилизации частоты и приводит к дополнительной погрешности измерения, вызванной
10 погрешностью стабилизации и измерения частоты, и делает формулу неудобной.
В процессе приведения схемы в измерительное состояние регулируется резистор, включенный последовательно с измеряемым сопро15 тивлением, а также число витков индуктивного делителя напряжения, нагруженного измерительной цепью. Это приводит к изменению режима работы измерительной цепи в процессе приведения ее в измерительное состояние, 20 что практически исключает возможность измерения параметров нелинейных сопротивлений.
Целью изобретения является частотнонезависимое измерение составляющих линейных и
25 нелинейных индуктивных и емкостных сопротивлений по последовательной и параллельной схеме замещения в широком диапазоне тока н а гр узки.
Поставленная цель достигается тем, что в
30 устройстве для одновременного и независи588509
15 мого измерения составляющих комплексных сопротивлений, содержащем два трансформа. тора, последовательно соединенные измеряемое сопротивление и образцовый резистор, подключенные к скользящему контакту индуктивного делителя напряжения, первичная обмотка которого соединена с источником, и к первому трансформатору, квадратурный индикатор по активной составляющей, квадратурный индикатор по реактивной составляющей и переключатель, скользящий контакт индуктивного делителя напряжения через квадратурный индикатор по активной составляющей подключен к общим выводам измеряемого сопротивления и образцового резистора и к последовательно соединенным квадратурному индикатору по реактивной составляющей, первой группе контактов переключателя, второму трансформатору, квадратурному устройству, второй грппе контактов переключателя и к первому трансформатору.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показана топографическая диаграмма устройства при измерении емкостного сопротивления по последовательной схеме замещения.
К зажимам 1 источника питания параллельно подключены: измерительная цепь, состоящая из последовательно соединенных измеряемого сопротивления 2 и резистора 3; индуктивный делитель напряжения 4 и первичная обмотка 5 — 1 трансформатора 5. Вторичная обмотка 5 — 2 трансформатора 5 подключена к входу квадратурного устройства 6, к выходу которого подключен трансформатор 7 с регулируемым коэффициентом трансформации. Измерительное состояние схемы устанавливается по квадратурным индикаторам 8 и
9 реактивной и активной составляющих, опорные напряжения которых формируются соответственно квадратурным устройством 6 и делителем напряжения 4. Режим работы устройства определяется положением переключателя 10, имеющего две группы контактов:
10 — 1 и 10 — 2. Eего первое положение (крайнее левое) соответствует измерению индуктивных сопротивлений по последовательной схеме замещения, второе — емкостных сопротивлений по последовательной схеме замещения, третье — индуктивных по параллельной схеме замещения, четвертое (крайнее правое) — емкостных по параллельной схеме замещения.
Устройство работает следующим образом.
При измерении, например, емкостного сопротивления по последовательной схеме замещения (Z=R — jX,) топографическая диаграмма примет вид, показанный на фиг. 2.
При квадратуре напряжений У„и UÄa, устанавливаемой при помощи индикатора 9, найдем, что активная составляющая Я измеряемого сопротивления равна
Rõ-— -R Ф (1) 20
65 где R — сопротивление резистора 3, WI — число витков регулируемого плеча делителя напряжения 4, Wz — число витков нерегулируемого плеча делителя напряжения 4.
Устройство допускает применение любого делителя напряжения, например резистивного, индуктивный делитель выбран из-за ряда свойственных ему положительных свойств (качеств).
Реактивная составляющая определяется по квадратуре напряжений U„ H U„ IIo индикатору 8. Тогда реактивная составляющая Х. измеряемого сопротивления определится по формуле
Х,=R У, (2) где We — число витков регулируемой обмотки трансформатора 7, We — число витков нерегулируемой обмотки трансформатора 7, если соблюдается условие Wa= W<, где W> — число витков первичной обмотки трансформатора 5, W4 — числО ВиткОВ Вторичной обмотки трансформатора 5.
Выражения (1) и (2) являются общимидля всех режимов измерения, т. е. независимо от характера реактивности и схемы замещения измеряемого сопротивления его активная составляющая отсчитывается по числу витков
W<, а реактивная составляющая по числу витков Ws.
Таким образом данное устройство выгодно отличается от известных тем, что позволяет осуществлять раздельное и независимое измерение составля ощих комплексных сопротивлений по значению двух регулируемых элементов независимо от характера реактивности и схемы замещения измеряемого сопротивления, причем отсчетные формулы общие для всех видов сопротивленйй и не содержат частоты напряжения питания, в процессе приведения устройства в измерительное состояние режим работы измерительной цепи не изменяется, т. к. регулируются опорные напряжения квадратурных индикаторов, а ток нагрузки ограничивается только образцовым резистором.
Одновременно сохраняются все положительные свойства лучших квазиуравновешенных устройств: применяются наиболее точные индикаторы квазиравновесия — квадратурные, индикаторы имеют общую заземленную точку, квадратурное устройство при необходимости может быть также заземлено. В качестве регулируемых элементов используется число витков обмоток.
Формула изобретения
Устройство для одновременного и независимого измерения составляющих комплексных сопротивлений, содержащее два трансформатора, последовательно соединенные измеряб! !
7 Й
1 (q < - с Риз Фиг. г Составитель В. Скоробогатова Техред И. Карандашова Редактор Н. Коган Корректор Н. Федорова Заказ 3170/4 Изд. № 100 Тираж 1109 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, K-35, Раушская наб., и. 4/5 Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 емое сопротивление и образцовый резистор, подключенные к скользящему контакту индуктивного делителя напряжения, первичная обмотка которого соединена с источником, и к первому трансформатору, квадратурный индикатор по активной составляющей, квадратурный индикатор по реактивной составляющей и переключатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью частотнонезависимого измерения составляющих линейных и нелинейных индуктивных и емкостных сопротивлений по последовательной и параллельной схеме замещения в широком диапазоне тока нагрузки, скользящий контакт индуктивного делителя напряжения через квадратурный индикатор по активной составляющей подключен к общим выводам измеряемого сопротивления и образцового резистора и к последовательно соединенным квадратурному индикатору по реактивной составляющей, первой группе контактов переключателя, второму 10 трансформатору квадратурному устройству, второй группе контактов переключателя и к первому трансформатору.
