Измерительный мост Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

со |

.4; со Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для прецизионных измерений сопротивлений резисторов и резистивнык датчиков. Целью изобретения является повышение линейности преобразования. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство включает четырехплечий резистивный мост 1, состоящий из последовательного соединения эталонног резистора 2, зажимов 3 для подключения о.бъек та измерения и двух баланси ровочщ 1х резисторов 4 и 5, первый усилитель 6, источник 7 постоянного напряжения, второй усилитель 8 и переменный резистор 9. При этом один из входов первого усилителя 6 соединен с одной из вершин измерительной диагонали моста 1, другой вход усили теля 6 - с общей щиной. Выход первого усилителя 6 соединен с одной из вершин диагонали питания моста, к другой вершине диагонали питания мое та подключен первый выход источника 7, другой выход которого соединен с общей шиной. Первый вход второго уси лителя 8 соединен с другой вершиной измерительной диагонали моста, второй вход усилителя 8 - с общей шиной а выход усилителя 8 через переменный резистор 9 - с первым входом усилите ля 6. Выход усилителя 8 является выходом измерительного моста. Измерительный мост работает следу ющим образом. При равенстве сопротивлений резис тора 2 и объекта, а также резисторов 4 и 5 четырехплечего моста напряжени на входе и на выходе усилителя 8 рав но нулю, В этом случае выходное напряжение усилителя 6 будет равно напряжению источника 7, т,е. к питающей диагонали моста будут подключены равные по величине, но противоположные по знаку напряжения. С изменением измеряемого сопротив ления Rg объекта на величину .. , 92 на вход усилителя 8 поступит напряжение Ug, , вызванное приращением падения напряжения на этом резисторе и равное Uj. U7+ Uo 8118 Так как выходное напряжение U усилителя 6 при равенстве сопротивлений 4 и 5 равно 6 -(U7+KeUeb,,8), выходное.напряжение усилителя 8; коэффициент передачи напряжения по управляющему входу усилителя 6, входное напряжение усилителя 8 будет равно SUi-KSu a; 2 fl Это напряжение усиливается усилителем 8 с коэффициентом усиления. В этом выходное напряжение U, усилителя 8 будет равно выкв ic )7Кл Современные измерительные усилители имеют коэффициент усиления К i 0,, поэтому влияние на выходное напряжеусилителя 8 члена 2+5 2 +S /-, cvx ,, к;- -Ш4- 2ч-П0 пренебрежимо мало и можно считать, что функция преобразования мостовой измерительной схемы равна |Пи„ а чувствительность преобразования соответственно равна R, V Таким образом, функция преобразования мостовой измерительной схемы относительного изменения измеряемого сопротивления в выходное напряжение является линейной, а чувствительность преобразования - постоянной и не зависящей от диапазона относительного изменения сопротивления и его абсолютной величины. Кроме того, чувствительность преобразования может независимо регулироваться путем изменения величины одного сопротивления резистора 9 бе изменения остальных метрологических характеристик измерительной схемы.

Использование данной мостовой измерительной схемы в системах измерения и управления позволяет получить постоянную заранее заданную чувствительность независимо от сопротивления измеряемого элемента или датчика. Особенно эффективно применение измерительной схемы при построении прецизионных п роцентных омметров, так как позволяет исключить уравновешивание и в несколько раз расширить диапазон измерения существующих процентных омметров.

ж

Формула изобретения

Измерительный мост, содержащий четырехплечий мост, в одно из плеч которого включены зажимы для подключения объекта измерения, а в три Других - резисторы, источник постоянното напряжения, первый выход которого соединен с одной из вершин диагонали питания моста, второй выход - с общей шиной, к другой вершине диагонал питания моста подсоединен выход первого усилителя, первый вход которого соединен с одной из вершин измерительной диагонали моста, второй вход общей шиной, друга вершина измерительной диагонали моста соединена с первым входом второго усилителя, выход которого соединен с первым выводой переменного резистора, о,т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьш1ения линейности преобразования, второй вьгоод переменного резистора соединен с первым входом первого усилителя, а второй вход второго усидителя - с общей шиной.

-п

Г

Изобретение может быть испольI зовано преимущественно в устройствах для прецизионных измерений сопротивлений резисторов и резистивных датчиков. Измерительный мост содержит четьфехплечий мост 1, состоящий из эталонного резистора 2, зажимов 3 подключения объекта измерения и балансировочных резисторов 4,5, усилители 6,8, источник 7 постоянного напряжения, переменный резистор 9. Введение новых электрических связей между функциональными элементами повышает линейности преобразования измерительного моста. 1 ил.