Измеритель изменений сопротивления

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (и>808946 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 270379 (21) 2742618/18-21 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.81. Бюллетень Но 8 (51)М. Кл.

С 01 R 17/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53)-УДН 621. 317. .733 (088 8) Дата опубликования описания 280281 (72) Авторы изобретения

Е,П.Осадчий, В.М.Спиридонов, A,È.Tèõoíoâ

Г.В.Фролов (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИЗМЕНЕНИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения абсолютных и относительных изменений сопротивления, но может быть использовано в качестве преобразователя укаэанных величин.

Известен измеритель приращений сопротивления, содержащий источник питания, мостовую измерительную цеПь, подключенную к полюсам источника, нуль-орган, входы которого соединены с вершинами измерительной диагонали цепи, параллельный делитель напряжения, включающий в себя проводимости и ключи, управляющие входы которы.с 15 подключены к устройству управления, дополнительные ключи, выполненные на динисторах и подключенные к дополнительному источнику, а также дополнительный рзэистор, включенный между 20 одной из точек диагонали питания цепи и общей шиной, соединенной с положительными полюсами дополнительных ключей.

Этот прибор позволяет измерять 25 абсолютные и относительные изменения сопротивления (1).

Известен прибор, который содержит источник напряжения, мост, два ключа, рабочие входы которых присоединены 3Q у первого к диагонали питания, а у второго — к вершине измерительной диагонали, выходы ключей подключены к входам буферного усилителя, нагруженного на интегратор. Выход интегратора через усилитель-ограничитель пэдключен к датчику калиброванного сигнала и к вершине измерительной цепи, выходы датчика калиброванного сигнала соединены с измерителем временных интегралов и с управляющими входами ключей. Принцип действия этого прибора основан на компенсации моста, в результате чего формируется интервал времени, пропорциональный абсолютному изменению сопротивления (2), Недостатками этих приборов являются сложность KoHструкции и невысокЬе быстрэдей"твие (из-эа необходимости уравновешивания моста), которые ограничивают область применения ° Например, при работе с объектами динамического характера они не обеспечивают требуемой точности воспроизведения функции С=В)с(1).Кроме того, недо"таток во втором приборе заключается ещз и в неудобстве выходного сигнала для непосредственного наблюдения измеряемой величины.

808946

Известно также устройство измерэния относительного изменения сопротивления, которое содержит мо"т,подключенный входами к полю"ам источника питания, инвертирующий усилитель и усилитель неравновесия с управляемым коэффициентом Усиления, спорны вход последнего подключен к одной из вершин измерительной диагонали моста, а управляюций вход его соединен с выходом инвертируюцего усилителя, вход инвертируюцего усилителя соединен с одним из полюсов источника (3), Однако в этом приборе отсутствует процесс уравновешивания, следовательно, он лишен указанных ограничений по применению, поибор также обладает низкой чувствительно"тьЮ к.изменениям измеряемой величины, равной 0,5П.

Кроме того, к качеству управления коэффициентом усиления усилителя не- 20 равновесия должны прздьявляться жесткие требования, так как от этого зависит точно"ть измерения. Достичь высокого качества мешает невы=окий диапазон изменения сигнала, поступаю- 2$ щего на вход инвертирующего усилителя, а также необходимость получения обратно пропорциональной зависимости коэффициента усиления усилителя неравновесия, ЗО

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является из-меритель, содержащий источник питания, измерительную цепь, подключенную входами к полюсам источника и составленную либо последовательно соединенными измеряемям и образцовым сопротивлениями, либо частями одного и того же сопротивления, называемого дифференциальным преобразователем, и 40 указатель, подключаемый к выходу измерительной цепи и одному из полюсов источника питания. Этот прибор также позволяет получать измерительную информацию как об абсолютных, так и 4 об относительных изменениях измеряемого сопротивления без уравновешивания, он имеет самую простую измерительную цепь, что облегчает настройку и уменьшает погрешность от нестабильности сопротивлений, кроме того, при R = cn прибор имеет линейную шкалу .!

Однако в этом приборе низкая чунствительность, которая равна 0,25U (для изменения выходного сигнала на

1% требуется изменить измеряемое (или преобразуемое) сопротивление на 4Ъ) при обычной измерительной цепи и 0,5U для цепи с дифференциаль- фО ныл преобразователем, сложность отсчета измеряемой величины (абсолютного лли относительного изменения сопротивления) по указателю. По"ледний недостаток не позволяет приме- Я нять вы"окочувствительные нулевые указатели.

Цель изобретения — повышение чувствительности и упрощение отсчета.

Эта цель достигается тем, что в известный прибор, содержащий измерительную цепь, входы которой подключены к полю=ам источника питания, и указатель, введены дна блока получения отношения напряжений, входы которых у первого в прямом, а у второго в обратном порядке подключены к полюсам источника питания и к выходу измерительной цепи, а выходы блоков соединены с входами указателя, кроме того, измерительная цепь выполнена в виде моста, Указанные отличительные признаки позволяют устранить постоянную составляющую в выходном сигнале измерительной цепи, выполненной в виде делителя напряжения. Кроме того, путем применения нулевых указателей появляется возможно"ть дополнительно по высить чувствительность прибора, При использовании мостовой измерительной цепи входы блоков получения отношения напряжений должны подключаться в том же порядке к выходам измерительной цепи (к вершинам измерительной диагонали) и одному из полюсов источника питания, обеспечивая тем самым увеличение разбаланса моста °

На чертежах (фиг, 1 и фиг. 2) изображены схема и принцип работы предлагаемого прибора.

Прибор содержит источник питания

1, измерительную цепь 2, у которой точки б и 7 — входы, а точки 8 и 9 выходы, блоки 3 и 4 получения отношения напряжений, указатель 5.

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии (фиг. 1) измеряемая величина ьйд отсутствует, следовательно Uy,g-U>g. Так как й„=Б, где В„и R< — сопротивления плеч делителя найряжения, напряжения на выходах блоков 3 и 4 определяются по формулам

И =И вЂ” ) и о о — 6. (,)

U U

7В 68 где U — напряжение источника питания

1, оказываются ранными, Стрелка ука.зателя 5 располагается на нуленой отметке. Это означает, что обеспечен нулевой режим работы измерительной цепи, и, следовательно, устранен один из указанных недостаткон известного прибора, Пусть теперь сопротивление R уменьшается на величинудВ =R (1-Е ), где 6 = — - . Так как напряжения

U< иП изменятся и станут равными

Я

И О -() ()

Ъ,в Р„+й (-Е) 7,8 R+R (1-Q)

808946

Так как

78 67

50 и о " ) (в)

К) ) )" т,е Мор-6)+R(+6) то изменятся величины напряжений U

1 и П (1), которые могут быть определены по формулам у=u и О =и (a-e ) (3)

Ех 2 1

Указатель 5 в этом случае находит- 5 ся под напряжением, равным

- U = 2П К, (4) .

Выражение (4) получено в том случае, если Å <(1. Если В„ и R в измерителе (фиг ° 2) являются частями l0 сопротивления одного и того же дифференциальногб преобраэователяг то при наличии измеряемой величины R u

R иэменяотся на одинаковую, йо протйвоположную по знаку величинув R . 15

Пусть R óâåëè÷èëoñü на 6 R1, à R> уменьшилось на величину fR, тогда, проведя аналогичные вычисления, получим ()1)к = 4 (5);И)

Анализ выражений (4) и (5) показывает, что изменение R> (или -R„HR<) на 1Ъ дает изменение Uq на величины, соответственно равные 2U и 4U. Следовательно, устранен и другой недостаток известного прибора, так как чувс- . твительность его возрастает в 8 раз.

Можно показать, что введение новых блоков не нарушает однозначности информации, так как появление измеряемой величины противоположного знака вызывает отклонение выходного напряжения указателя в другую сторону.

П р и м е .р . Рассмотрим результаты применения блоков получения отношения напряжений с мостовой цепью 35 (фиг. 2) и сравним их с известными.

В случае использования в качестве элементов моста частей двух дифференциальных преобразователей и при условии, что R„=R>=R>=R+=R и E = 6 =6 в - ц} (+=Я, напряжейие на указатель 5 (фиг .

2), подключенный к вершинам измерительной диагонали 8 и 9, равно

"эк = « (6)

При подключении к мостУ (фиг. 2) 4 блоков 3 и 4 на их выводах имеем та-. кие значения напряжений:

u" u — " и о"=о — — (7)

1 1+6 2. 1-б то напряжение на указателе 5 в схеме (фиг. 2)равно

"ик = 4" (9)

Сравнение (9) и (6) показывает, что примзнение новых блоков позволяет н с мостовой цепью повысить чувствительность прибора. Однако, нетрудно заметить, что выражения (9) и (5) идентичны, следовательно, мостовая цепь может быть заменена более простой схемой, имеющей вид делителя напряжения, причем, по чувствительности они эквивалентны, указатель 5 в приборе(фнг. 1)может быть нулевым и высокочувствительным.

Таким образом, введение новых блоков и новых связей позволяет добиться эначительногo повышения чувствительности (B 4 или 8 раз) известного прибора, а также удобства отсчета измеряемой величины. Предлагаемый иэмерител ь дает вазможность улучшить качество проведения контрольноизмерительных операций и позволяет повысить достоверность информации о протекающем процессе. формула изобретения

1. Измеритель изменений сопротивления, содержащий измерительную цепь, входы которой подключены к полюсам источника питания, и указатель, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения отсчета, в него введены два блока получения отношения напряжений, входы которых у первого в прямом, а у второго в обратном порядке подключены к полюсам источника питания и к выходу измерительной цепи, а выходы блоков соединены с входами указателя, 2. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что измерительная цепь. выполнена в виде моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 294108,кл. G 01 К 13/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 531086, кл„ G R 1976..

3, Авторское свидетельство СССР

9 561141, G 01 R 17/10, 1977.

4. Электрические измерения неэлектрических величин, Под ред.

Новицкого П.В., Л., Энергия, 1970, с. 120 (прототип) .

808946 фиа.1

Фи а.2

Сост а в ит ел ь И, Бахтин а

Редактор К.Лембак Техред M. Коштура Корректор М.Демчик

Заказ 403/47 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 филиал ППП Патент,;г,Ужгород„ ул, Проектная, 4