Компенсационно-мостовая измерительная цепь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик!

1>949515 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 040880 (21) 2969296/18-21

t$1) М. Кл. с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетG 01 R 17/10

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий ($3) УДК 621.317..733(088.8) Опубликовано 070882. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070882 (72) Авторы изобретения

Ю.В.Братусь и В.П.Карпенко ь

Институт электродинамики AH украинской CCf

Rйй,;. ;,.;,, (71) Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННО-МОСТОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ

ЦЕПЬ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ис пользовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Известен трансформаторный мост, содержащий две параллельных цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных измеряемого и образцового сопротивлений, а вторая цепочка - из двух плечевых обмоток трансформатора, источник питания, включенный в первую диагональ моста, и детектор равновесия, включенный во вторую диагональ. Точность измерений в трансформаторном мосте выше, чем в четырехплечем, эа счет использования плечевого трансформаторного делителя напряжения P1).

Недостатком таких мостов является ограниченная точность измерений, обусловленная наличием магазина сопротивлений или проводимостей для уравновешивания моста по второй составляющей комплексного сопротивления, и ограниченные пределы измерений, а также сложность автоматизации процесса-измерений при применении полупроводниковых переключающих устройств.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является компенсационно-мостовая цепь, содержащая цепочку из последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой меподключенный к зажимам цепочки, два прецизионных делителя напряжения, подключенных соответственно к зажимам измеряемого объекта и образцовой меры, сумматор, 10 два входа которого подключены к выходам двух делителей соответственно, .и детектор равновесия, включенный на выходе сумматора g2).

Недостатком известного устройства является наличие погрешностей измерений, возникающих из-эа шунтирования измеряемого и образцового сопротивлений входными сопротивлениями делителей напряжения, ограничивающих возможности применения устройства для измерения в широких пределах.

Целью изобретения является повышение точности измерений компенсационно-мостовой цепи.

Поставленная цель достигается тем, 25 что в компенсационно-мостовой измерительной цепи, содержащей цепочку элементов, состоящую из последователь" но соединенных измеряемого объекта и образцовой меры, источник питания, ЗО.подключенный к зажимам цепочки, два

949515 прецизионных делителя напряжений, причем первый зажим первого делителя напряжения подключен к первому зажиму источника питания, сумматор, к двум входам кото >ого подключены первые выходы двух делителей напряжения, 5 а вторые выходы делителей и сумматора подсоединены к общей шине цепи, и детектор равновесия, второй входной зажим первого делителя подключен к общей шине устройства, вход вто- 10 рого делителя подключен параллельно входу первого делителя, выходной зажим сумматора подключен к второму за-. жиму источника питания, детектор равновесия включен между точкой соеди- 15 нения измеряемого и образцового элементов в цепочке элементов и общей шиной цепи.

На чертеже показана структурная схема устройства.. 20 устройство содержит источник 1 питания, измеряемый объект 2, образцовую меру 3, (элементы) прецизионные делители 4 и 5 напряжения, сумматор

6, детектор 7 равновесия.

Прибор уравновешивается посредством регулировки коэффициентов передачи делителей 4 и 5, причем один из делителей, например делитель 4, регулирует амплитуду приложенного к нему напряжения, а второй делитель 5 регу лирует фазу. В качестве делителя 4 может быть использован операционный усилитель или цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), имеющий высокую точность коэффициента передачи, а второй делитель может быть выполнен фазосдвигающим операционным усилителем или каскадным соединением ЦАП и фазовращателя. Контроль состояния равновесия цепи обеспечивается де- 40 тектором 7, осуществляющим сравнение отношения напряжений на элементах

2 и 3 с суммарным коэффициентом пе редачи делителей.

В момент равновесия цепи выполня- 45 ется равенство

--=К

12 > (1)

2 э где Z,,Z — сопротивления измеряемого 2 и образцового 3 элементов;

K =К4+jK — суммарный коэффициент передачи делителей;

К вЂ” коэффициент передачи де- лителя 4;

К вЂ” коэффициент передачи делителя 5.

Из равенства (l) получим

2 =2 (K+ jK ). (2) SO

Верхний знак перед jK соответствует индуктивному характеру измеряемых сопротивлений при последовательной схеме замещения измеряемого объекта.

Нижний знак соответствует измерению параметров сопротивлений емкостного характера.

При необходимости измерения проводимостей по параллельной схеме замещения измеряембго объекта элементы

2 и 3 меняются местами.

Таким образом, повышение точности измерений обеспечивается исключением погрешности из-за шунтирования сопротивлений измеряемого объекта и образцовой меры входным сопротивлением прецизионных делителей напряжения, При этом меньшие требования предъявляются к входному сопротивлению делителей, что позволяет упростить конструкцию и снизить стоимость этих делителей. Кроме того, исключение шунтирования сравниваемых сопротивлений позволяет существенно расширить пределы измерений без измерения структуры схемы измерительной цепи.

Формула изобретения

Компенсационно-мостовая измерительная цепь., содержащая цепочку элементов, состоящую из последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой меры, источник питания, подключенный к зажимам цепочки, два прецизионных делителя напряжения, первый входной зажим первого делителя подключен к первому зажиму источника питания, сумматор, к двум входам которого подключены первые выходы двух делителей напряжения, а вторые выходы делителей и сумматора подсоединены к общей шине цепи, и детектор равновесия, о т л и ч à ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерения, второй входной зажим первого делителя подключен к общей шине цепи, вход второго делителя подключен параллельно входу первого делителя, выходной зажим сумматора подключен к второму зажиму источника питания, детектор равновесия включен между зажимами измеряемого и образцового элементов в цепочке элементов и общей шиной цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трансформаторные измерительные мосты. Под ред. К.Б.Карандеева."Энергия", М., 1970, с,22, 86.

2. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов.

Под ред. С.Л.Эпштейна.."Советское радио"; И., 1978, с.68 (прототип) .

949515

Составитель В.Семенчук

Редактор Л.Гратилло ТехредМ; Рейвес

Корректор В.Бутяга

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 5739/32 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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