Способ измерения электрических величин Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерен{1и неэлектрических величин рлект рическим1 методами. Известен способ/ основанный на питании мостовой цепи через блок регулируемых элементов, значения кот.орых устанавливаются в соответствии со значениями регулируемых параметров мостовой цепи и изменяются одновременно с ними. Зависимость коэффициента передачи блока регулируемых эл ементов должна быть обратна зависимости коэффициента передачи ветви МЦ от ее регулируемых элементов l} Недостатками способа являются необходимость знать заранее закон изменения коэффициента передачи ветви мостовой цепи, а также изменение коэффициента от воздействия дестабилизирующих факторов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб, согласно которому напряжение питания мостовой цепи корректируют напряжением плеча ветви с регулируемыми элементами 2j . Недостатками известного способа являютсясущественная зависимость выходного сигнала мостовой цепи от воздействия дестабилизирующих факторов, а также некомпенсируемая непинейность характеристики. Цель изобретения - повышение точности измерений за счёт уменьшения влияния дестабилизирующих факторов. Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения электрических величин с помощью дифферен циального моста, заключающемуся в коррекции напряжения питания мостовой цепи сигналом, сформированным из напряжения ее плеча с регулируемым элемейтом и напряжения генератора, для коррекции напряжения питания мостов цепи формируют сигнал, представляющий собой разность суммы напряжени двух плеч мостовой цепи с регулируе мыми элементами и напряжения генера тора . В данном техническом решении сум ма сигналов плеч мостовой цепи Используется для уменьшения воздействия дестабилизирующих факторов, свя занных с изменением коэффициента передачи обоих плеч, т.е. с изменением чувствительности из-за изменения питающих напряжений, с изменением коэффициента передачи одного из плеч, т.е. с неидентнчностью эле ментов дифференциальных плеч. Оба эти фактора косвенно влияют на линейность измерительной схемы, которая при этом также повышается. Одновременно уменьшаются и дрейф нуля дифференциального моста и изменение чувствительности от влияния дестабилиэирушцнх факторов, причем компенсация дестабилизирующих факторов производагтся без уменьшения чувствительности мостовой цепи. На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит блок 1 питания мостовой цепи, подключенный к суммирующему входу первого сумматора 2, мостовую цепь 3, содержгццую плечи 4 с регулируемыми элементами, второй еумматор 5, вычитакпдай и суммирующий входы которого подключены к выходной диагонгши мостовой цепи 3, регистрирующий элемент б, входом подключенный к выходу второго сумма- . тора 5, третий с умматор 7, оба суммирующих входа которого подключены к выходной диагонали мостовой цепи 3, а выход подключен к вычитающему входу первого сумматора 2. Осуществление способа Производит ся следу|ЬЩим образом. Мостовая цепь 3 подключена к блоку 1 питания через сумматор 2, при дифференциальной разбалансировке моста 3 за счет симметричного изменения регулируекых плеч 4 на выходе регистрирующего элемента 6 формируется измерительный сигнал,пропорциональный степени разбалансировки. При этом выходное напряжение третьего сумматора 7 не изменяется, так как при суммировании приращения взаимно компенсируются и, следовательно, напряжение обратной связи не изменяется. При несимметричной разбалансировке регулируемых плеч 4, что может произойти из-за его нелинейности или при различном воздействии на него дестабилизирующих факторов, выходное напряжение третьего сумматора 7 изменяется, что приводит к увеличению напряжения отрицательной обратной связи и, следовательно, к компенсации дестабилизирующего фактора. Аналогично воздействует отрицательная обратная связь при синфазном приращении коэффициентов передачи обоих регулируемых плеч, при этом напряжение обратной связи увеличивается, что приводит к уменьшению влияния воздействия дестабилизирующего фактора. Достижение поставленной цели подтверждается расчетом. Обозначим К коэффициент передачи сумматора 2 по обоим входам; К; коэффициент передачи сумматора 5 по обоим входам; Кт - коэффициент передачи сумматора 7 по обоим входам; UD 24 напряжение на плечах 4 преобразователя; iuK - приращение коэффициентов передач плеч 4 присиммет ричном разбалансе; - приращение козффициентов передач плеч 4;)Г прираиение коэффициента передач одного из плеч 4) - напряжение питания мостовой цепи; входное напряжение сумматора 2 по первому ВХОДУ} U0( - напряжение отрицательной обратной связи сумматора 2 по второму ВХОДУ) иаы« выходное напряжение сумматора 5.

Определим коэффициент передачи устройства

UMI

(1) и

ЫХ Ke(Uj., -05,4 )V (К,-Кц).

где

у

24

UMU( к.

а (и,-и,)К, 5

и/

ОС 2

следовательно и, ЦцКа

ЦВУ

MU f + ( к +К ) уку ( к,+К ) к/

так как обычно можно обеспечить () Kj- и, следовательноf

z (к,4.к,

К4

и.

и,

(К,+К4) К, « Таким образом,

If: jMt Kg(K,-K)

W (Kj+K) KjU

примем , тогда г , К - К4 - 1

к, -иц KJ.

Рассмотрим воздействие дестаби/шзируищих факторов.

А. Предположим, что оба плеча изменили свои коэффициенты передачи на i ЛК+«, L,.i (&tt «tVCK4-A c -«c

Krlv:}+6K+et)Hk4-fcK+.t (4) I .

)КтЧк,+Ч)Кт

т.е. погрешность передается на выход с коэффициентом передачи в два раза меньше, чем полезный сигнал,

Б. Предположим, что одно плечо под воздействием дестабилизирующих факторов изменило свой коэффициент передачи.

1 ) 5) к, л)

20

т.е. погрешность уменьшается по край ней мере в два раза.

Рассмотрим какую линейность характеристики мостовой цепи обеспечивает устройство, реализующее предлагаемый способ, принимая, что Кд и K-j изменяются на 1&К и ,в .

Подставляя ±АК в выражение (3), получим к

4 (Kj-t-AK) - (К4-ЬК;

-дКк

к (K -t-дк) + (

к

5

Из полученного выражения следует, что при реализации предлагаемого способа характеристика мостовой цепи в отличие от известного линейна. Таким образом, при измерении лиией0ных перемещений дифференциальным датчиком погрешность изменения предлагаемого устройства в два раза меньше, чем у известных устройств.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН С ПОМОЩЬЮ дифференциального моста, заключающийся в коррекции напряжения питания мостовой цепи сигналом, сформированным из напряжения ее плеча с регулируемым элементом и напряжения генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, для коррекции напряжения питания мостовой цепи формируют сигнал, представляющий собой разность суммы напряжений двух плеч мостовой цепи с регулируемыми элементами и напряжения генератора. (Л о эо со 4 to