Устройство для измерения параметров комплексных сопротивлений Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 G01R17/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении измерительных устройств переменного тока, предназначенных для определения параметров комплексных сопротивлений в условиях, когда объект измерения поляризуется постоянным напряжением или его магнитопровод псщмагничиваеТ ся полем постоянного тока.

Известен трансформаторный мост для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащий источник питания, трансформатор напряжения, к вторичным обмоткам которого подключена ветвь измеряемого импенданса, к которой подключен повторитель напряжения, соединенный с обмоткой разделительного трансформатора, вспомогательный образцовый резистор, включенный между одной из обмоток компаратора токов и другой обмоткой разделительногохтрансформатора, и ветвь образцового импеданса, детектор равновесия, подключенный к индикаторной обмотке компаратора токов, вспомогательный повторитель напряжения, режекторн.ый фильтр и опера- , ционный усилитель, один из входов которого подключен к обмотке разделительного трансформатора, соединенной с вспомогательным образцовым резистором, другой - к обмотке трансформатора напряжения, выход вспомогательного повторителя напряжения через дополнительный образцовый резистор подключен к обмотке компаратора тБжов, соединенной с вспсмиогательным образцовым резистором, а режекторный фильтр включен между выхо|дЬм операционного усилителя и входом BcncMoraTeJjbHoro повторителя fi

Недостатком этого устройства является сложность обеспечения больших поляризующих токов и потеря энергии, что связано с наличием ограничительных резисторов, а также протеканием поляризующего, тока в выходных цепях усилителей, применяемых для целей развязки.. .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является трансформаторный мост для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержахций измерительную цепь, выполненную в виде источника питания, соединённого с трансформатором напряжения, вторичная.обмотка которого соединена с образцовым резистором, усилитель с единичным коэффициентом передачи напряжения (повторитель напряжения), вход которого подсоединен к потенциальным зажимам объекта измерения, двухполюсник в виде транзистора с резистором смещения, вспомогательную цепочку, сос тоящую из последовательно ссодиненных конденсатора и резистора, к точке соединения которых подключен выход двухполюсника, второй усилитель разделительный конденсатор, источник постоянного напряжения С2.

Известное устройство эффективно работает в области малых и средних значений тока поляризации, однако из-за наличия ограничительного резистора (вспомогательная цепочкя) оно не позволяет устанавливать большие токи поляризации. Кроме того, устройство отличается схемной сложностью.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих поляризующих токов и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров комплексных сопротивлений содержащее измерительную цепь, выполненную в виде источника питания, соединенного через образцовыйрезистор с одним из зажимов для подключения измеряемого комплексного сопротивления, другой зажим при этом соединен с землей,,усилитель напряжения выходом соединенный через разделительный конденсатор с первым выводом двухполюсника, источник постоянного тока, вход усилителя напряжения соединен с одним зажимом для подключения измеряемого сопротивления и вторым выводом двухполюсника, а третий вывод последнего через источник постоянного напряжения соединен с землей.

Кроме того, двухполюсник выполнен в виде составного транзистора, параллельно которому включен резистор смещения.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из измерительной цепи 1, выполненной в виде источника питания с трансформатором напряжения, вторичная обмотка которого соединена с образцовым резастором,измеряемого комплексного сопротивления 2, усилителя 3 напряжения, двухполк)сника 4 с транзисторами 5 и 6, резистором 7 смещения и выводами 8 - 10, разделительного конденсатора 11 и источника 12 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение источника 12 постоянного напряжения поступает на измеряемое комплексное сопротивление 2 измерительной цепи 1 через двухполюсник 4, выполненный в виде составного транзистора состоящего из транзисторов 5 и 6 и резистора -7 смещения, при пЬмощи которого выбирается рабочая точка составного транзистора. Переменное- (измерительное) напряжение, действукнцее на зажимах измеряемого комплексного сопротивления 2, через усилитель 3 и разделительный конденсатор 11 поступает в базовую цепь составного транзистора двухполюсника 4 {вывод 10). По отношению к этому нгщряжению составной транзистор двухпЬлюсника 4 включен как повторитель напряжения, поэтому на выводе 8 двухполюсника 4 относительно общего провода устройства (Земля) действует переменное напряжение, равное как по амплитуде, так и по фазе напряжению, действуккаему на зажимах измеряемого комплекса сопротивления 2. Это эквивалентно включению-последовательно с источником 12 постоянного напряжения источника переменного напряжения с параметрами, близкими к падению напряжения на измеряемом комплекснсял сопротивлении 2, Благод .ря этому иЬточник 12 постоянного напряжения оказывается развязанным от переменного напряжения и переменный ток в цепь источника поляризации не ответвляется.

Эффект шунтирования измеряемого импеданса резко уменьшается низким выходным сопротивлением цепи постоянного тока. Степень его уменьшения будет тем вьаше, чем точнее будет выполняться ра енство падения напряжения на згикимах измеряемого комплексного ссопротивления переменному напряжению, действующему на выходе 8 двухпо шснкка 4. с этой целью коэффициент передачи усилителя 3 напряжения выбирается равным (1-Кпд), где Кцд- коэффициент

передачи переменного напряжения сое тавного транзистора двухполюсника 4, при котором общий коэффициент передачи по переменному напряжению усилителя 3 напряжения и двухполюсника 4 будет равен 1.

В связи с тем, что составной транзистор двухполюсника 4, поставленный в режим повторителя напряжения, обладает стабильным коэффици0ентом передачи, а коэффициент передачи усилителя 3 также может быть достаточно стабильным, например при выполнении усилителя операционным с точными резисторами в ветвях прямой и обратной связи, то и общий коэффициент передачи усилителя 3 напряжения и двухполюсника 4 будет также достаточно стабильным.

Так как в предлагаемом устройст0ве усилитель напряжения функционально не принимает участия в формировании тока поляризации и отсутствуют огр.аничительные резисторы значение тока поляризации или подмагничивания

5 может быть достаточно большим, при этом потери электрической энергии, связанные с наличием двухполюсника, при соответствующем выборе типа транзисторов и их рабочей точки

0 Сбудут значительно меньшими, чем в известных устройствах.

Таким образом, устройство поаво:ляет простыми средствами расширить диапазон установки поляриэукацего тока при сохранений высокой точности измерения.

1. УСТРОЙСТбО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ, содержащее измерительную цепь, выполненную в виде источника питания, соединенного-через образцовый резистор с сдйим из згикимов для подключения измеряемого комплексного сопротивления, другой зажим при зтом соединен с землей, усилитель напряжения выходом соединенный через разделительный конденсатор с первьш выводом двухполюсника, источник постоянного тока, о т л и ч a ю щ е ее я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих поляризующих токов, и упрощения устройства, вход усилителя напряжения соединен с одним зажимсм для подключения измеряемого сопротивления и вторым выводом двухполюсника a третий вывод последнего через источник постоянного напряжения соединен с землей. 2. Устройство по п. 1, о т л ич a ю щ ее с я тем, что двухполюсi ник выполнен в виде составного транзистора, параллельно которому (Л включен резистор смещения. С сд