Компенсационно-мостовая измерительная цепь

 

Соила Соввтсиик

Социалистические

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«ii934393 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 24.06. 80 (21) 2944137/18-21 с присоединением заявки №(23) ПриоритетОпубликовано 07.06.82. Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 07 ° 06 ° 82 (5I)M. Кл.

G 01 В 17/10

ВвударетаащьМ крмнтет

ССОР ао делам язебретеннй н еткрытня (53) УДК 621 ° 317 °.733(088 .8) (72) Авторы изобретения

А.Ф.Прокунцев, Г.А.Трясогузов, Г. И.йароно

Пензенский завод-ВТУЗ при Заводе ВЭМ, .м»,, .филиал Пензенского политехнического института "

/ (7I ) Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННО-МОСТОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ

ЦЕПЬ

Изобретение относится к злектроиз мерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника.

Известна мостовая измерительная цепь, содержащая ветвь, составленную из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника и образцового сопротивления двухполюсника, одронодного одной из составляющих измеряемого комплексноro сопротивления двухполюсника, вторую ветвь, составленную из трех последовательно соединенных образцовых сопротивлений двухполюсников, два из которых, расположенные в разных плечах, однородны одной составляющей, а третье - другой составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причеМ оба образцовых сопротивления двухполюсников, однородных одной из сос" тавляющих измеряемого комплексного сопротивления двухполюсни ка, включе". ны в смежные плечи ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление двухполюсника, выполненного, например, по последовательной схеме замещения, соединены между собой и образуют одну иэ вершин диагонали питания мостовой измерительной цепи, а соединение образцового сопротивления двухполюсника второй ветви, однородного другой составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, с измеряемым комплексным сопротивлением двухполюсника образуют вторую вер15 шину диагонали питания мостовои измерительной цепи )1$, Недостатком данной мостовой измерительной цепи является низкая точность, обусловленная изменением зна20 чений образцовых сопротивлений двухполюсни ков (рези сторов, конде нсаторов) от температуры и с течением времени . Кроме того, при использоваgO

934393 нии уравновешивающих мер сопротивления (резисторов, конденсаторов) линии уравновешивания представляют собой окружности, Это приводит к возникновению связи между контурами уравновешивания, которая ухудшает процесс уравновешивания.

Известна компенсационно-мостовая измерительная цепь, обладающая повышенной точностью, в которой уравновешивание внутри выбранного предела осуществляется коммутацией щитков трансформатора питания (т.е. линией уравновешивания является прямая), содержащая генератор синусоидального напряжения, включенный в первичную обмотку параметрического трансфооматора, ветвь, составленную иэ последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления двухполюс. ника, включенные в смежные плечи ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление двухполюсника, соединены между собой и подключены к началу нерегулируемой вторичной обмотки, расположенной на ерне параметрического трансформатоа, на котором расположена первичная обмотка, второй конец ветви, содержащей измеряемое комплексное. сопротивление двухполюсника, подсоединен к концу указанной вторичной обмотки, свободный конец ветви, нв содержащей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, подключен к началу коммутируемой вторичной обмотки параметрического трансформатора, которая расположена на керне, повернутом на + 90о относительно керна, на котором распсложена первичная обмотка, конец коммутируемой вторичной обмотки соединен с концом некоммутируемой вторичной обмотки (2).

Недостатком данной измерительной цепи является низкая точность измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, обусловленная изменением значений образцовы сопротивлений элементов ветви, не со держащей измеряемое комплексное сопротивление двухполюсника, от температуры и с течением времени.

Кроме того, недостатком данной измерительной цепи является невозмож ность одновременного измерения обеих составляющих комплексного сопротивления двухполюсника из-за отсутствия раздельного отсчета (раэдельный отсчет возможен лишь по й08), S ео

Цель изобретения — повышение точности при одновременном измерении обеих составляющих измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника.

Указанная цель достигается тем, что в компенсационно-мостовую измерительную цепь, содержащую источник питания, выход которого подсоединен к первичной обмотке параметрического трансформатора питания, ветвь, составленную из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника и образцового сопротивления двухполюсника, однородного одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, одним иэ своих выводов подключенную к началу нерегулируемой вторичной обмотки, расположенной на щ керне параметрического трансформатора питания, на котором расположена первичная обмотка, коммутируемую вторичную обмотку, расположенную на керне, повернутом на 190 относительо

lS но керна, на котором расположена первичная обмотка, введена вторая коммутируемая обмотка, которая расположена на керне, содержащем некоммутируемую вторичную обмотку, конец которой

5в соединен с началом вновь введенной коммутируемой вторичной обмотки, конец которой подсоединен к одному из выводов первой коммутируемой вторичной обмотки, .второй вывод которой

35 соединен с вторым выводом ветви.

При последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника вывод ветви, соединенный с началом нерегули руемой вторичной обмотки, примыкает к образцовому сопротивлению двухполюсника.

Кроме того, при параллельной схеме замещения измеряемого комплексного

45 сопротивления двухполюсника вывод ветви, соединенный с началом нерегулируемой вторичной обмотки, примыкает к измеряемому комплексному сопротивлению двухполюсника.

Предпочтительным является подключение коммутируемой вторичной обмотки, расположенной на керне, повернутом на 90О относительно керна, на котором расположена нерегулируемая

SS вторичная обмотка, таким образом, чтобы вектор напряжения на выходах указанной коммутируемой обмотки относительно конца второй коммутируе9343393 6 мой обмотки был ориентирован относительно вектора напряжения на зажимах (начало-конец) обмот ки так, что

Ъ равен + — при — В < Ч 2 и равен

e при 0.<Ч< - ", где V - фазовый сдвиг вектора падения напряжения, снимаемого с плеча ветви, примыкающего к началу нерегулируемой вторичной обмотки относительна вектора напряжения питания ветви. 30

На фиг.1 показана компенсационномостовая измерительная цепь; на фиг.2 - ветвь компенсационно-мостовой измерительной цепи, составленная из последовательно соединенных изме- 15 ряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выполненного по последовательной схеме замещения (резистор и конденсатор), и образцового сопротивления двухполюсника, однородно-у0 го по характеру активной составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника; на фиг.3— то же, круговая диаграмма (исходное состояние); на фиг.4 и 5 - процесс 2з уравновешивания по составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, не однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, причем фиг.4 соответствует недоурав- З0 новешенному состоянию, фиг.5 соответствует состоянию квазиравновесия; на, фиг.6 и 7 - процесс уравновешивания по составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, причем фиг.6 соответ-. ствует состоянию недоуравновешивания, а фиг.7 - состоянию переуравновешивания по измеряемой составляющей; на 0 фиг. 8 показан процесс одновременного уравновешивания по обоим составляющим измеряемого комплексного сопротивле" ния и соответствует состоянию переуравновешивания по составляющей измеряемого комплексного сопротивления, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, и состоянию квазиравновесия по составляющей измеряемого комплексного сопротивления, неоднородной образцовому сопротивлению двухполюсника.

Компенсационно-мостовая измерительная цепь содержит источник 1 питания, параметрический трансформатор 2 питания, первичная и вторичная обмотки которого соответственно 3 (14р) и 4 (w„), (u ), 6 (w ), комп" лексное сопротивление двухполюсника

7 и образцовое сопротивление двухполюсника 8 при параллельной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, или образцовое сопротивление. двухполюсника 7 и измеряемое комплексное сопротивление двухполюсника 8 при последовательной схеме замещения последнего.

На круговых диаграммах обозначено:

С1 - потенциальная точка, вершина ветви, содержащей измеряемое комплексное. сопротивление двухполюсника;

- потенциальная точка, место соединения конца первой некоммутируемой и начала второй коммутируемой вторичных обмоток трансформатора;

b„ - потенциальная точка, место соединения конца второй коммутируемой вторичной обмотки и первого зажима

-первой коммутируемой обмотки; — потенциальная точка, место сое-! динения второго зажима первой коммутируемой обмотки и одного из зажимов ветви;

m — потенциальная точка, место соединения активной и реактивной составляющих измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника;

С " 0- линия перемещения потенциаль1 ной точки Cj«при уравновешивании по составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, причем линия С1 l параллельна вектору СО, С« К - линия перемещения потенциальной точки С«1 при уравновешивании по составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, не однородной образцовому сопротивлению двухполюсника" с С; и,, и- минимально возможная окружность квазираановесия потенциальной точки С в обобщенных обозначениях;

0 С1 1 1 1,1 — окружности квазиравновесия потенциальной точки С«> в обобщейных обозначениях; -,р3<ц - окружность кваэиравновесия потенциальной точки4 в обобщенных обозначениях;

P> - окружность квазиравновесия мнимой точки и ", причем 2RPn - =af ап 1б =Ь1Ф6

9 «1 аС„ - вектор падения напряжения, снимаемого с образцового сопротивления двухполюсника;

934393 а4 1 - вектор напряжения, снимаемого с йекоммутируемой вторичной обмотки, > трансформатора 2;

d<> Ь - вектор напряжения, снимаемо" го со второй коммутируемой вторичной % обмотки 4 трансформатора 2;

Б1 f - вектор напряжения, снимаемого с вторичной обмотки 6 трансформатора 2;

С1 . д„ - вектор напряжения небаланса, af - вектор напряжения питания ветви;

О - угол, тангенс которого равен тангенсу угла потерь измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника;

V - фазовый сдвиг вектора напряже" ния аС1> относительно вектора напряжения af1j .

P j - фазовый сдвиг вектора напряже- 20 ния ad или вектора напряжения аЬ относительно вектора напряжения небаланса С1 d 1>.

Процесс уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи И по составляющей измеряемого комплексного сопротивления ддухполюсника, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, заключается в изменении напряжения питания ветви, сос- ЗО тавленной иэ последовательного соединения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника и образцового сопротивления двухполюсника путем коммутации витков вторичной обмотки

М< или И трансформатора питания.

Момент квазиравновесия по составляющей, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника характеризуется выводом точки С А на одну окружность уравновешивания "б1, при этом возможно использование любых известных способов формирования регулирую;щих воздейст вий.

Так в момент квазиравновесия

4S

РфИ „ =Рф:, т.е. ч ц»с, ®1+ 9 f(41PС) р -а(Иа. (>) so 4

Процесс уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи по составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, не однородной образцовому сопротивлению

55, двухполюсника, заключается в изменении напряжения питания ветви, составленной иэ последовательного соединения йз меря е мо го комплексного сопроти вления двухполюсника и образцового со-. противления двухполюсника путем коммутации витков вторичной обмотки W

Момент квазиравновесия по составляющей, не однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, характеризуется выводом точки С 1 на одну окружность уравновешивания ЯД, при этом также возможно использование любых известных способов формирования регулирующих воздействий.

Так в момент квазиравновесия

Р д„" =Р С;

d т1 1 аМ af i 4 .

2- Ь„ fjj 2 с с (2)

9/s

111-У!3 Ф„011j

У, —.4 —. (3)

t)1RÃ ®э с са4 са„

Использование предлагаемой компенсационно-мостовой измерительной цепи позволяет повысить точность и быстродействие измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника и снизить аппаратурные затраты.

Формула изобретения

1, Компенсационно-мостовая измерительная цепь, содержащая источник питания, выход которого подсоединен к первичной обмотке параметрического трансформатора питания, ветвь, составленную из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника и образцового сопротивления двухполюсника, однородного одной иэ составляющих измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, одним из своих выводов подключенную к началу нерегулируемой вторичной обмотки, расположенной на керне параметрического транс-, форматора питания, на котором расположена первичная обмотка, коммутируемую вторичную обмотку, расположенную на керне, повернутом на Ф 90О относительно керна, на котором расположена первичная обмотка, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения точности при одновременном измерении обоих составляющих измеряемого комплексного сопроти вления двухполюсника, введена вторая коммутируемая обмотка, которая расположена на кер9 93 393 10 не, содержащем некоммутируемую вто- схеме замещения измеряемого комплекричную обмотку, конец которой соеди- сного сопротивления двухполюсника нен с началом вновь введенной комму- вывод ветви, соединенный с началом тируемой вторичной обмотки, конец нерегулируемой вторичной обмотки, которой подсоединен к одному из вы" примыкает к измеряемому комплексному водов первой коммутируемой обмотки, сопротивлению. второй вывод которой соединен с вторым выводом ветви. Источники информации, 2. Цепь по и. 1, о т л и ч а ю- принятые во внимание при экспертизе щ а я с я тем, что при последова- .!О тельной схеме замещения измеряемого l. Карандеев К.Б. Специальные мекомплексного сопротивления двухпо- тоды электрических измерений. И ."Jl., люсника вывод ветви, соединенный с Госэнергоиздат, 1963, с.163-165, началом нерегулируемой вторичной об- табл.71. мотки, примыкает к образцовому сопротивлению двухполюсника. 2. Авторское свидетельство СССР

3. Цепь по п.l, о т л и ч а ю - 681380, кл. 6 01 R 17/60, 1977 щ а я с я тем, что при параллельной (прототип).

O Ук

Аа. Р

4 иг. f

ot баdpy

Йч аа è бо

Фиг k

934393 ие гсв

doz

&as фиг. д

4 а Р

Составитель В. Семенчук

Редактор И.Тыкей Техред Т.Иаточка Корректор А.Гриценко

Заказ 3929/41 Тираж 717 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