Автоматический экстремальный мост переменного тока

 

Союз Советскнн

Соцналнстннескнн

Республнк (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) За я влеио 12. 01. 7 3 (21) 1871 04 3/18-21 с присоединением заявки №-{23) Приоритет— (43) Опубликовано15.12.78.6þëëeòåèb № 46 (45) Дата опубликовании описания 2О.12.78.

1 (51} М. Кл

С 01 I< 1 /1О

} асудерстненньй нюннтВт

66ВВТВ МнннстРОВ СИР

w диан нзВВретнпнй

Н Втнрытнй (53) Д1 621,317,7 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. И. Новик, М. H. Сурду и Л. П. Шере

Институт электродинамики АН Украинс (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ

МОСТ ПЕРЕМЕННСто ТОКА

Изобретение относится к эпектроизмеритепьной технике и может быть испопьзовано дпя снятия частотных характеристик быстроизменяюшихся комплексных сопротивлений со сложной схемой замещения, например при эпектрохимических, 5 бионогических и других подобных исспедованиях.

Известны авто м атиче ские,экстремальныее мосты переменного тока, содержащие питающий генератор, избиратепьный усипитепь, устройство экстремапьного уравновешивания и трансформаторную измеритепьную цепь jlj.

Такие мосты обладают высокой точностью измерения, имеют широкие пределы измерения и могут работать в достаточно широком диапазоне частот, еспи при переходе с одной рабочей частоты на другую перестраивать ипи заменять питающий генератор и избирательный усипитепь, что приводит к бопьшому времени измерения.

Наиболее бпизким техническим решением к данному изобретению явпяется автомати еский экстремальный мост переменного -îêà,,содержащий питающий гене,ратор, избиратепьный усипитепь, настроенный на частоту питающего генератора, устройство экстремального уравновешивания и трансформаторную измерительную цепь, состоящую из трансформатора с одной нерегупируемой и дэумя регупируемыми вторичными обмотками, подкпюченного к питающему генератору, компаратора то ков, измеряемого комппексного сопротивпения, вкпюченного между нерегупируемой обмоткой трансформатора и компаратором токов, активной и реактивной образцовых мер, включенных соответственно между первой и второй регулируемыми обмотками и компаратором токов, причем вход устройства экстремапьного уравновешивания через избирательный усипитепь подкпючен к выходу компаратора токов, а два выхода этого устройства связаны с двумя регупируемыми обмотками трансформатора (2).

8 течение одного пикпа измерения из637679 вестный избирательный мост позволяет определить параметры измеряемого комплексного сопротивления только на одной частоте, между тем при исследовании частотных характеристик нестационарных объектов измерения со сложной схемой земещения (например, электрохимических или биологических импедансов) необходимо определить эти параметры на нескольких частотах одновременно, тек как lO при последовательных измерениях временной сдвиг между измерениями на разных частотах приводит к недостоверным резуи татам из-за быстропротекающих изменений объекта. И этих случаях известный мост для измерений непригоден.

Цель изобретения - увеличение быстродействия при измерении параметров комп лексного сопротивления не .ряде фиксированных частот путем одновременного урав- 20 навешивания моста на всех частотах.

Поставленная цель достигаетзя тем, чта в предлагаемый автоматический экстремальный мост переменного тока, содержащий питающий генератор, избиратель- 25 ный усилитель, устройство зкстремальнога уравновешивания и трансформаторную измерительную цепь, состоящую из транс» форматара е одной нерегулируемой и двумя регулируемыми вторичными обмотками, ЗО подключенного к питающему генератору, кампататора токов, измеряемого камнлексного сопротивления, вколоченного между нерегулируемай обмоткой трансфарматара и компаретора токов, ективной.и реактивной образцовых мер, вкнюченньцс соответственно между первой и второй рэгулируе« мыми обмотками и кампвратором токов, где вход устройства экстремального уравновешивания через .избирательный усилитель подкачан к выходу кампаретора то кав, а два выхода этага устрой.-юве связаны с двумя регулируемыми обмотками трансформатора, введены дапонннтещаые питающие генераторы, трансформаторы с одной нерэгулируемой и двумя:регулируемыми вторичнымя абмощщми канцщй, йзбирательные усипители я устройства зкстремжцного уревноазшиваиия,"нричем каждый дополнительный питающий гене-. ратор подключен к соответствующему до полнитепьному трансформатору, ace втерич . ные нерегулируемые обмотки дополнительных трансфармаъаров зкщочены последа вательно в цепь измеряемого комплексного сопротивления, е ace первые и все вторые регулируемые - последовательно в цепь соответственно активной и реактивной о6резцовых мер, входы каждого из дополни тельных устройств экстремального уравновешивания через соответствующий избирательный усилитель подключены к вы.хору компаратора таков, а выходы этих устройств связаны с регулируемыми обмотками соответствующих дополнительных трансформаторов, В таком автоматическом мосте каждое из устройств экстремальнога уравновешивания получает сигнал а неравновесии моста по двум параметрам только на одной рабочей частоте и производит уравнавешивание моста только на этой частоте.

Все устройства экстремального уравновешивания работают независимо один от другого и одновременно, благодаря чему обеспечивается одновременное приведение моста к равновесию на всех рабочих час-. тотах.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого автоматического экстремальнога моста переменного тока, Мост содержит питающие генераторы

1-3 синусаидельнога,напряжения фиксированных частот, подключенные к трансформаторам 4-6, причем каждый трансформатор имеет па одной вторичной.нерегулируемой обмотке 7-9, и по две вторичных регулируемых обмотки 1О-15 измеряемое комплексное сопротивление 16, его эквивалентная схема замещения содержит соответственно активную и реактивную составляющие проводимости 17 и 16, включенные нареллельноф активную и реак тиввую образцовые меры сопротивления

19 н 20, устройстве 21-33 экстремалы ного. уравновешивания, избирательные усилители 2426 и комператар 27 таков,,.Количество питающих генераторов, трансформаторов, избирательных усилителей и ,экстремальных устройств уравновешивания равна числу фиксировеиных .рабочих часют., на которых йраизводится измедение у может составлять от двух и более.

Уетройство работает следующим образам

Пад действием каждого из питекицих генераторов 1-3 во вторичных обмотках

7 18 трансформаторов 4-6 наводятся синусоидальные напряжения, в каждом трансформаторе — напряжение сваей частоты. Напряжения нерегулируемых обмоток 7-9 скледывеюься, и под действием этой суммы напряжений через измеряемое комплексное сопротивление 16 протекает суммарный так 3 ®, состоящий из

637679 суммы токов всех рабочих частот, причем каждый иэ этих токов состоит иэ активной и реактивной составпякщих. Под действием суммарного напряжения всех первых регулируемых обмоток 10, 12 и 14 че- 5 рез активную образцовую меру 19 (например, образцовый резистор) протекает суммарный активный образцовый ток Jä, а под действием суммарного напряжения всех вторых регулируемых обмоток 11, ttt

13 и 15 через реактивную образцовую меру 20 (например, образцовый конденсатор) протекает суммарный реактивный образцовый ток J>.

Токи Зо и J 7 в компараторе 27 вы- t5 читаются из тока 3 < . На выходе компаратора токов действует сигнал, нропорционапьный суммарному току неравновесия5, который содержит в общем сцучае токи всех рабочих частот моста. Этот. 2о сигнал подается на входы избиратепьных усилителей 24-26, каждый из этих усипитепей выделяет иэ него сигнал неравновесия TQHbKo одной рабочей частоты, равной частоте соответствующего питаю- 25 щего генератора. Сигналы неравновесия после усипения поступают на устройства

21-23 экстремапьного уравновешивания, каждое из которых регупирует чиспо витков соответствующих обмоток ЗО трансформаторов в таком направлении, что модупь сигнала неравновесия на данной рабочей частоте уменьшается до тех пор, пока этот модуль не станет равным ну пщ Ф

По уравновешивании моста на данной рабочей частоте цо чиспу витков первой регуиируемой обмотки 10, 12 ипи 14 соответствующего трансформатора можно ow считать значение активной составляющей проводимости 17 измеряемого комплексного сонротивления на этой частоте, а по числу витков второй. регулируемой обмотки (11, 13 ипи 15) соответствующего трансформатора — значение реактивной состав- 5 пяющей проводимости 18 на этой же частоте.

Поскопьку для каждой из фиксирован ных рабочих частот моста имеется свой кана уравновешивания, состоящий из избиратепьного усилитепа и устройства экст. ре мапьного уравновешивания, то уравиовешивание на каждой частоте происходит независимо от других частот, и все устройства

>5 экстремального уравновешивания работают одновременно, обеспечивая одновременный подход к равновесию сразу на всех рабочих частотах эа время, не большее, чем время уравновешивания известного моста на одной частоте.

За счет использования данного изобретения эквивалентное быстродействие as-томатического экстремального моста переменного тока при работе на ряде фиксированных частот возрастает в нескопько раз. Одновременность уравновешивания и выдачи результатов сразу на всех рабочих частотах позволяют испопьзовать его, например, дпя снятия частотных характеристик комплексных сопротивпений, бысч ро изменяющихся во времени, Форму па изобретен ия

Автоматический экстремальный мост переменного тока, содержащий питающий генератор, избиратепьный уснцитель, устройство экстремального уравновешивания и трансформаторную измеритепьную цепь, состояшую из трансформатора с одной нерегулируемой и двумя регупируемыми вторичными обмотками, подкшоченного к питающему генератору, компаратора токов, измеряемого комплексного сопротивления, включенного между нерегулируемой обмоткой трансформатора и компаратором токов, активной и реактивной образцовых мер, включенных соответственно между первой и второй регулируемыми обмотками и компаратором токов, причем вход устройства экстремального уравновешивания через избирательный усипитепь подкшочен к Выходу комц TQK08 а два выхода этого устройства связаны с двумя регулируемыми обмотками трансформатора, о т и и ч а ю шийся тем, :что, с целью увепичениа быстродействия при измерении параметров комцпексного сопротивпения на ряде фиксированных частот путем одновременного уравновешивания моста на всех частотах, он снабжен допопнитепьными питающими генераторами, трансформаторами с одной нерэгупируемой и двумя регулируемыми вторичными об мотками каждый, избирательными уснпитепями и устройствами экстремапьного уравновешивания, причем каждый допоинительный питающий генератор подкщочен .к соответствующему допопнитепьному трансформатору, все вторичные нерегу-. нируемые обмотки дополнительных трансформаторов вкпючены поспедовательно в цепь измеряемого комппексного сопротав пения, а все первые и все вторые регулируемые - поспедоватэпьно в цепь соГ" у

Составитель Т. Веремейкина

Редактор Т, Янова Техред H. Бабурка Корректор- Н, Зопотовская

Заказ 7 152/49 Тираж 107 0 дписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиаи ППП Патент", г, Ужгород, уп. Проектная, 4 ответственно активной и реактивной образцовых мер, входы каждого из дополнительных устройств экстремального уравновешивания через соответствукший из« бирательный усилитель подключены к вы- 5 холу компаратора токов, а выходы этих устройств cbaseHbl с регулируемыми обмотками соответствующих дополнительных трансформаторов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Гриневич Ф. Б. и др, цифровой автоматический мост переменного тока", журнал Автометрия, 1 965, М 5, с, 45-49.

2, Гриневич Ф. Б, и др, Трансформаторные измерительные мосты, М„"Энергия, 1970, с. 169, рис. 6-5, а.