Способ измерения напряжения химического источника тока Советский патент 1984 года по МПК H01M10/42 

а:

QD

00 ffi Изобретение относится к электрическим измерениям параметров химических источников тока (ХИТ) и может быть использовано по прямому назначению при измерении ХИТ, например, воздушно-литиевыхj водно-литиевых и других. Йэвестны способы измерения напряжения химических источников тока, реализуемые известньами устройствами и заключающиеся в измерении падения напряжения на нагрузочном резисторе, включенном в цепь контроли руемого ХИТ Cll и C2l. Указанным способам присуща недостаточная точность измерения, обусловленная методическими погрешностями измерения. Во-первых, способы измерения напряжения ХИТ не учитывают шунтирующее действие входного сопротивления измерительного прибора или сопротивления входного делителя напряжения на результат измерения. Во-вторых, способы чувствительны к влиянию значения омического сопролз ивления цепи, на результат измерения а также переходных и контактных соп ротивлений.В-третьих,указанные спос бы измерения не обеспечивают исключе ние аддитивных и мультипликативных rtOJ-Решностей, ВНОС1ШЫХ измерительным прибором, на результат измерения. Все это снижает точность измерения напряжения ХИТ в широком диапазоне их значений. Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения напряжени ХИТ, заключаняцийся в измерении падения напряжения на нагрузочном резисторе, включенном в цепь ХИТ, срав нении полученных значений напряжени на элементе со средним значением напряжения на всех элементах батареи СзЗ. Известному способу также присуща недостаточная точность измерения напряжения ХИТ, обусловленная влияаием входного напряжения измерительного прибора на результат измерения а также аддитивной и мультипликативной погрешностей прибора на резульТ;ат измерения, исключение которых известный способ не обеспечивает. Цель изобретения - повьниение точности измерения напряжения химического источника тока (ХИТ)„ Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения напряжения химического .источника тока заключаквцемся в измерении падения н апряжения на нагрузочном резисторе включенном в цепьконтролируемого ХИТ, при выбранном значении регулируемого резистора, после измерения падения напряжения на нагрузочном резисторе от тока ХИТ, изменяют нап|ряжение в цепи на калиброванную, различимую по измерительиому прибору величину, измеряют новое значение падения напряжения, затем измеряют напряжение на нагрузочном резисторе при отключенном ХИТ, а о значении напряжения ХИТ судят по выражению -, где ли - калиброванное приращение (изменение) напряжения в цепи; и, и и Uj - напряжения, измеренные на нагрузочном резисторе при наличии ХИТ, с дополнительньол калиброванным приращением напряжения в цепи и без ХИТ в цепи. На чертеже приведена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа. Способ осуществляют следуинцим образом. Через цепочку, состоящую из последовательно соединенных регулируемого резистора R и нагрузочного резистора RK в виде параллельно соединенных резистора R и входного сопротивления измерительного прибора, пропускают ток, обуловленный включением ХИТ в эту цепь. Значение регулируемого резистора R. выбирают таким, чтобы в течение времени измерения напряжения ХИТ разряд ХИТ за счет тока нагрузки был оптимальным. Обычно устанавливают такое значение регулируемого резистора R..,, при котором ток через эквивалент нагрузки и измерительный прибор равен рабочему току. При снятии вольт-амперных характеристик ХИТ значение сопротивления й изменяется в широких пределах. Известно, что характеристика преобразования измерительного прибора имеет вид у х(1 + з.)+лх. где X - входная величина; у - показания прибора; 2 - мультипликативная погрешность;d X - аддитивная погрешность измерительного прибора. В соответствии с спредлагаемым способом, вначале измеряют падение напряжения Ц на нагрузочном резисторе К,( фиг. 1а). В результате получают, с учетом (1) напряжение Г-р-,Т-н() ggB « - мультипликативная погрешность измерения напряжения и,г .и - аддативная.погрешность измерения; истинное значение падения напряжения на нагрузочном резистбре . RH Затем изменяют напряжение в цепи на калиброванную, различимую по измерительнс 1у прибору величину л1/ (фиг. 16). В результате напряяение цепи будет равно и,-и, Согласно предлагаемому способу измеряют новое значение падения напряжения на нагрузочнсм резисторе (r Ойхрловленное током напряжения А7нН и{ где мультипликативная погрешность измерения напряжения Ufl ; д - аддитивная погрешность из той же величины, что и при предфддуцем измерении, так как мсяленты времени обеих измерений отличаются на доли секунды, т.е. практически сов.пёщают; (2 истинное падение напряжен на нагрузочном резисторе К при изменении напряжения I цепи на йО. Затем измеряют пгщение напряжени на нагрузочном резисторе при отклн « ченном напряжении питания цепи : . (фиг.1в). В результате получим напр жение . , - .J.. - равное аддитивной погрешности измерительного прибора. О значении напряжения ХИТ судят по выражению 3 (6) Устройство для реализации предла способа содержит блок 1 ХИТ напряжение которого подлежит измере jttaOf переключатель 2 режимов работы калиброванный делитель 3 напряжения источник 4 опорного напряжения,, кс мутатор 5, регулируемая нагрузка 6, /состоящая из последовательно соеди ненных регулируемого резистора и нерегулируемого нагрузочного резистора, арифметическое устройство 7 с пгшятью (или микропроцессор), отяче ;но-регистрирующеэ устройство 8, Причем одни одноимённые (например), отрицательные) клеммы блрка 1 ХИТ соединены между собой и подключены к входу переключателя 2 режимов работы, первый вход которого соединен с земляной шиной, третий вход свободный, а второйподключен через калиброванньй делитель 3 напряжения к источнику 4 опорного напряжения. Положительные клеммы блока 1 ХИТ соединены с входами управляемого коммутатору 5, выход которого через регулируемую нагрузку 6 подключая к арифметическому у-стройству 7 с па- . мятью. К выходу арифме;тического устройства 7 подключено отсчетно-регистрнрукяаее устройство 8. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии переклаочатель 2 режима работ наход ится я положении 3 . В специальное приспосо(ленне устанавливается кассета с.ХИТ (100 шт). Эта кассета и представляет собой блок 1 ХИТ. С помощью коммутатора 5 к входу регул}фуемой иагрузки 6 подключается положительная клемма ХИТ, напряжение которого подлежит измерению. Затем переключатель 2 режима работ устанавливается в положение «1 (фиг. 1г. Соединенные между совой отрицательные клеьмы ХИТ подклклчаются к земляной шине. Через резисторы и 2 нагрузки б течет ток, обусловленный напряжением контролир5тамого ХИТ, Необходимая величина тока в цепи устанавливается с помощью переменного резистора f нагрузки 6. Падение напряжения на резисторе R.J нагрузки б измеряется и запоминается с пс сяцью арифметического устройства 7. Затем переключатель 2 режимов работы переводится в положение 2 (фиг. 1г). В результате к контролируемому ХИТ последовательно подключается нерез делитель 3, напряжения источник 4 опорного напряжения. Де-.. литель 3 напряжения предназначен длй установки требуемого калиброванного значения напряжения .ujU. В результате напряжение цепи увеличивается на значение iU. Измеряют и запоминают новое значение падения напряжения на резисто Й2 нагрузки б. После этого переключатель 2 режимов работы устанавливается в исходное долоясение, при котором также измеряется и запоминается с помопхью арифметического устройства 7 напряжение на резисторе Я нагрузки 6. Так как в указанном положении переключателя 2 напряжение от ХИТ в цепи отсутствует, то результатом лзмерения будет дрейф нуля измеритель яого прибора. С помощью арифметического устройства 7 вычисляют значение U по выражению (6) по результатам измерения пгшений напряжений в каждом из трех тактов измерения, Затем кс 1мутатор 5 перводят в дру гое положение и аналогично повторяют процесс измерения Uj нового контролируемого ХИТ. В отличие от известных предлагаемый способ обеспечивает повышение точности измерения, путем исключения аддитивной и мультипликативной погрешностей измерительного прибора, исключения влияния входного сопротив ления измерительного прибора на результат измерения. Как видно из фиг. 1, входное сопротивление РЭ измерительного прибора включается параллельно сопротивлению Я нагрузки 6 Это приводит к изменению коэффициента деления делителя напряжений, состоящего из Рх, и . В результате измерения значения t/ с помощью известных способов вносится дополнительная погрешность. Из|Вестно, что Щ у разных измерительных приборов имеет разную величину и стабильность за счет исключения погрешности от влияния сопротивления цепи, по которому протекает ток от ХИТ, а также от временной и температурной нестабильности сопротивлейия цепи, исключения влияния переходных и контактных сопротивлений иамерительной цепи на результат измерения значения | 1апряжения ХИТ. Исключение аддитивной и мультипликативной погрешностей измерения обеспечивается путем совокупности и последовательности операций измерения падения напряжения на резисторе нагрузки при разных условиях и вычислительной обработки результатов измерения по предложенному алгоритму учитывающему как исходные, так и измеренные данные и влияние погрешностей измерения. Результат измерения с псянсадью предлагаемого способа не содержит погрешностей измерения. Высокая точность измерения напряжения ХИТ необходима для снятия его во.пьт-амперных характеристик при сверх малых токах разряда (10 А), при определении таких характеристик нгщежности ХИТ, как его саморазряд, в течение ограниченного промежутка времени, а так;11е при типовых испытаниях саморазряда ХИТ в условиях длительного хранения. ТаЛим образом, предлагаемый способ измерения напряжения ХИТ в целом обеспечивает повышение точности измерения контролируемой величины.

f)

НП

Лл.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ХЮПИЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА, згшлбочающийся в измерения с псмооиыо иэ.ме рительного прибора леще кия йапря.жения на нап уэочном резисторе,включенном в цепь контрол1фуемого источника., при выбранном значении регулируемого резистора,о тли чающийс я TaM,4TpjrC целью повышения точности, после измерения пгщення напряжения на нагрузочном резнсторе от тока ХИТ нзменяют напряжение в цепн на калиброванную, различимую по измерительному прибору величину, измеряют новое значение падения напряжения на нагрузочном резисторе, затем измеряют напряжение на последнем при отключвннс ХИТ, а о значении напряжения ХИТ судят по выРс1жению « Фз:где 4 и - калиброванное изменение. 9 напряжения в цепи; з напряжения, измеренные на нагрузочном резнсторе при наличии ХИТ, с дополнительным калиброванным приращением напряжения 8 в цепи и без ХИТ в цепи.

ни