Трансформаторный мост для дистанционных измерений параметров комплексного сопротивления Советский патент 1983 года по МПК G01R17/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных , главным образом для измерений параметров объектов, удаленныхна значительные расстояния. Известны трансформаторные измерительные мосты переменного тока, содержащие источник питания, трансформатор напряжения, вторичные обмотки которого питают ветвь измеряемого объекта и ветвь образцово меры, вспомогательные резисторы,детектор равновесия l. Благодаря наличию в ветви измеря емого объекта токозадаюшего образца резистора и съема измерительной информации с потенциальных зажимов объекта измерения в таких местах обеспечивается четырехзажимное подключение объекта исследования, что дает возможность использовать их Дл дистанционных измерений. Однако при значительном удалении объектов измерения в таких местах возникает погрешность, связанная с влиянием подсоединительных проводни ков. Особенно заметной, эта погрешность становится тогда, когда значение токозадающего образцового резистора выбирается сравнительно небольшим, например для обеспечения больших измерительных токов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретени является мост, который содержит источник питания, соединенный с первичной обмоткой,- трансформатора напряжения, к вторичным обмоткам кото рого подсоединены ветвь образцовой меры и ветвь измеряемого объекта, включающая в себя токозадающий образцовый рез.истор, подсоединенный к объекту измерения, повторитель напряжения, вход которого подсоединен к потенциальным зажимам объек та измерения, преобразователь ток - напряжение, к выходу и входу которо подсоединены соответствующие дополнительные резисторы, вспомогательны резистор, связанный с детектором ра новесия С2 . Недостатком такого моста является наличие дополнительного подсоеди нительного проводника, связывающег резистор, стоящий на выходе преобра зователя ток - напряжение с высокопотенциальным зажимом объекта измер ния. Это усложняет систему подсоеди нительных проводников, требует допо нительной экранировки, связано с до полнительным расходом меди. Цель изобретения - повышение точ ности измерения моста при значитель ном удалении объекта измерения. Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный мост для дистанционных измерений параметров комплекЬного сопротивления,содержащий источник питания, соединенный с первичной обмоткой трансформатора напряжения, к вторичным обмоткам которого подсоединены ветвь образцовой меры и ветвь измеряемого объекта, содержащая токозадающий образцовый резистор, подсоединенный одним выводом к первому зажиму для подключения объекта измерения, повторитель нёшряжения, вход которого подсоединен к зажимам для подключения объекта измерения, .преобразователь ток - напряжение, к выходу которого подсоединен дополнительный токозадаиощий резистор, а к входу - дополнительный резистор, второй вывод которого соединен с первым выводом вспомогательного; , образцового резистора, детектор равновесия снабжен дифференциальным усилителем, вторым дополнительным резистором и вторым повторителем напряжения, вход которого и второй вывод дополнительного токозадающего резистора соединены с первым зажимом для подключения объекта измерения, выход - с первым выводом вспомогательного образцового резистора, второй вывод которого соединен с детектором равновесия, входы дифференциального усилителя подключены соответственно к выходу первого и второго повторителей напряжения, а выход через дополнительный резисторк детектору равновесия, с которым . также соединен второй вывод образцовой меры, токозадающий образцовый резистор вторым выводом соединен с вторичной обмоткой трансформатора напряжения непосредственно. На чертеже представлена схема трансформаторного моста. Настоящий мост содержит источник 1 питания, первичную обмотку 2 трансформатора 3 напряжения, вторичные обмотки 4 и 5 трансформатора 3 напряже-t ния,, объект б измерения, образцовую мере 7, токозадающий образцовый резистор 8, токовые подсоединительные проводники 9 и 10, пов горитель 11.напряжения, дополнительный резист тор 12, преобразователь ток - напряжение 13,дополнительный токозадающий резистор 14, вспомогательный образцовый резистор 15,потенциальные подсоединительные проводники 16 и 17, повторитель 18 напряжения, дифференциальный усилитель 19,дополнительный резистор 20, детектор 21. равновесия. Мост работает следующим образом. При подключении источника 1 питания к первичной обмотке 2 трансформатора напряжения 3 во вторичных обмотках 4 и 5 трансформатора возникают напряжения, под действием которых в ветви объекта 6 измерения и ветви Образцовой меры 7 протекают соответствуюшие токи 1 и i2 . Ток i создает на зажимах объекта измерения рабочее (измерительное) (напряжение а на токовых ; подсоединительных проводниках 9 и 10паразитные падениянапряженийли ;.. и 4 (/ f соответственно, Сумла этиЯ напряжений, JpaBHaH;U , посредством повторителя 11 напряжения подводится к дополнительному резистору 12, связанному с преобразователем ток - напряжение 13, Выходное ниё преобразователя, воздействуя на дополнительный резистор 14, создает в цепи токовые подсоединительные про.водники - объект измер.енйя компенсационный ток IK, благодаря чему ток в ветви измеряемого объекта становится только функцией значения токозадающего образцового рези,стора 8, что эквивалентно устранению методической погрешности измерения, возникающей из-за несоблюдения неравенства Ro(zx+AR +/jRl|) , где R02, 4R,4RjI - сопротивление резистора 8, импеданс объекта 6 измерения, сопротивления подсоединительных проводников 5 и 10, соответственно. Под действием выходного напряжени повторителя 11 на вспомогательный образцовый резистор 15, возникает то 3 Напряжение Uj-j, действующее на зажимах объекта измерения, при помопотенциальных , , подсоединительных проводников 16 и 17 подводится к повторителю 18 напряжения. Выходные напряжения повторителей 11 и 18 поступают на вход дифференциального усилителя 19, на выходе которого образуется разность этих напряжений, представляющих собой суммарное падение напряжений на токовых подсоединительных проводниках J+4U4/. Фаза выходного напряжения дифференциального усилителя выбирается такой, чтобы ток 4 возникающий под действием этого напряжения на дополнительный резистор 20, вычитался бы из тока 1з . Благодаря это.му, в процессе уравновешивания моста детектор 21 равновесия реагирует тол ко на разность меясду токОм ij. создаваемым ветвью образцовой меры и той частью тока Ij , которая пропор- циональная параметрам объекта измерения. Таким образом, влияние токовых подсоединительных проводников на точность измерения мостовой цепи будет устранено. Изложе.нное легко подтвердить аналитически путем вывода уравнения рав новесия с учетом особенностей вышеописанного механизма работы мостовой цепи. есие характеризуется урав. , . (1) и i, равны . 2 2„т„ импеданс образцовой меры 7; сопротивление резистора 15; число витков обмотки 2 и-5 трансформатора напряжения 3, соответственно; коэффициент передачи повторителя 11 напряжения; напряжение источника 1 питания, жение может бить представдующим образом U, (,;(). (4) оков 1 и 1 справедливы вы. / )) oi:- R; о . p«2 l «iV f) RO - сопротивление токозадающего резистора 8; R - сопротивление резистора 14; R2 - сопротивление резистора 12; m - число витков обмотки 4 трансформатора 3 напряжения; К - коэффициент преобразования преобразователя ток - напряжение 13. и Kf, и выра(6) примет вид i и, .1) дставляя (7) и (5) в (4),получим m . ) ножив левую и правую части уравне8) на выражение , / I 1 R:;/

ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРА1№ТРОВ КС 1ПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий источник питания, соединенный с первичной обмоткой трансформатора напряжения, к вторичным обмоткам которого подсоединены ветвь образцовой меры и ветвь измеряемого объекта, содержащая токозадающий образцовый резистор, подсоединенный одним выводом к первсялу зажиму для подключения объекта измерения, повторитель напряжения, вход которого подсоединен к эажимгш для подключения объекта измерения, преобразователь ток - нгшряжениё, к выходу которого подсое динен дойолнительный токозадающий И резистор, а к входу - дополнительный резистор, второй вывод которого соединен с первым выводом вспомогательного образцового резистора, детектор равновесия, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения при значительном удалении объекта измерения, он снабжен дифференциальным усилителем,вторьм дополнительным резистором и вторым повторителем напряжения, входкоторого и второй вывод дополн1 тельного токозадающего резистора соединены с первым зажимом для подключения объекта измерения, выход - с первьм выводом вспомогательного образцово-, го резистора, второй вывод которого соединен с детектором равновесия, входы дифференциального усилителя подключены соответственно к выходу первого и второго повторителей напряжения, а выход через дополнительный резистор - к детектору равновесия, с которьви также соединен второй вывод образцовой меры, токозадающий образцовый резистор вторьм выводом соединен с вторичной обмоткой трансформатора напряжения непосредственно.