Способ измерения параметров комплексного сопротивления при помощи уравновешенных мостовых цепей Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

Ь9

00

со .1 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения параметров комплексных сопротивлений мостовыми методами. Известен способ измерения параметров комплексных сопротивлений, основанньш на методах прямого преобразования измеряемых параметров в параметры синусоидального напря. жения или.тока, частоты сигналов шш интервала времени ,. Недостаток данного способа зна чительная погрешность измерения (не менее 0,1%) ., Известен способ измерения параметров комплексного сопротивления при помощи уравновешенной мостовой цепи, питаемой от генератора синусоидального напряжения, согласно ко торому мостовую цепь с подключенным исследуемым комплексным сопротивлением уравновешивают, а отсчет измеряемых параметров производят п состоянию регулируемых элементов м товой цепи при Достижении равновесия 2.J. Недостатком известного способа является снижение точности измерения параметров комплексного сопротивления при наличии внешней помехи, частота которой близка рабочей частоте моста. Так, при высокоточн измерениях на частоте Т кГц такой внешней помехой является .двадцатая гармоника сетевого напряжения, на частоте 100 Гц - вторая гармоника. Экранирование (электростатическое, электромагнитное) объекта измерени для защиты от таких помех не может быть .широко применено, так как оно изменяет параметры объекта- измерения. Кроме того, размеры объектов измерения могут изменяться в широких щ.еделах. Подавить з.ти помехипри помощи высокоизбирательных зве ев невозможно, так как частота сет (и ее высших гармоник) не является стабильной и может быть равной раб чей частоте моста. В этом случае погрешность измерения наибольшая и при измерении параметров высокоомных объектов на низких частотах достигает нескольких процентов, что недопустимо при проведении высокоточных измерений. Цель изобретения - повьш1ение то ности измерения параметров комплек 92 ного сопротивления при наличия гармонической помехи. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения параметров комплексного сопротивления при помощи уравновешенных мостовых цепей, .при котором синусоидальньй сигнал генератора подают на мостовую цепь, а затем ее уравновешивают , предварительно сигнал генератора и синхронизируют с помехой, запоминают результаты измерения при первом уравновешивании мостовой цепи, затем изменяют сигнал генератора до.йл и вновь уравновешивают мостовую цепь, вьиисляют параметры комп-. лексного сопротивления по формуле ,.ф: 1-п где S, Sg - результаты измерений, полученные при сигналах генератора if и U2 соответственно. Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что борьба с помехой ведется путем синхронизации сигнала , гег.. ратора, питающего мостовую схему, с помехой, последующих двух измерений при разных уровнях сигнала генератора и обработки их результатов, т.е. коррекции результататов измерений, полученных при воздействии помехи, а не подавлением самой помехи. Эту формулу можно применять только в .том случае, если параметры помехи в обоих -измерениях одни и те же. Для достижения этог.о необходимо синхронизировать сигнал генератора с помехой. На фиг. 1 изображена измерительная схема моста переменного тока для измерения емкости и проводимости конденсаторов; на фиг. 2 - блоксхема моста, реализующего предлагаемый способ. Мост содержит сетевой источник 1, синхронизирующий блок 2, генератор 3 синусоидального сигнала, переключаемьй делитель .4, мостовую цепь 5, два зажима 6 и 7 для подключения исследуемого комплексного сопротивления 8, датектор 9 равновесия , уравновешивающие элементы 10 и 11, запоминающие блоки 12 и 13, блоки 14 и 15 умножения, вычитающие блоки 16 и 17, блоки 18 и 19 деления, отсчетньй блок 20. 31128179 Сетевое напряжение подается с выхода сетевого источника 1 на вход . синхронизирующего блока 2, управляющего генератором 3. Частота р напряжения на выходе генератора становится кратной (а при измерениях на частоте 50 Гц и равной) частоте сети. Это напряжение через переключаемый делитель 4 пита:ет мостовую цепь 5. К зажимам б и 7 подключено измеряемое комплексное сопротивление 8 - объект измерения. По цепи объекта измерения (фиг. 1) протекает :ток, обухшовленный напряжением IF на выходе переключаемого делителя 4 и сетевой,помехой. неравновесия -Jj, поступает в детектор 9 равновесия. , Детектор 9 равновесия анализирует изменение параметров сигналу неравновесия и формирует управляюйще сигналы на уравновешивающие элементы 10 и 11 таким образом, чтобы привести мост в равновесие. Уравновешивающие элементы уравновешивают мостовую цепь (например, изменением числа витков обмоток т и Гоо, . фиг. 1) до тех пор, пока детектор равновесия не зафиксирует равновесие...

Равновесные значения параметров уравновешивающих .элементов сост вляют

Р ,

.Pito) U,G,

nClIm

%(o) Vn-U

де „ 1 3-квадратные

. . составляющие тока j вызванного помехой,

. фазная напряжен ш Ц гене. ратора; и)р - круговая частота;Рр и q - равновесные

значения регулируемых пагдг и за 12 ре ва ур зн сл

Значения ) q2(oi Умноженные блоками 14 и 15 згмножения на коэффициент п, вычитаются вычитающими . блоками 16 и 17 из значений.Р(й) и q.,Q,. Полз енные значения делятся . блоками 18 и 19 деления на коэффициент 1-п.

На выходах устройств деления формируются откорректированные значения параметров Рц и q,, по которым отсчетный блок 20 гфоизво чит отсчет измеряемых.параметров G и С. Полученные скорректированные значения Р и q j (т.е. отсчет результатов измерения) пропорциональны проводимости Gy и емкости С измер ения и не зависят от параметров помехи.

Применение в мостах переменного тока.предлагаемого способа измерения позволит снизить погрешность измерения: в 3-5 раз по сравнению с известным способом и полностью устра-. нить влияние гармоник сети. раментов р и q). ° . -образцовая мера проводимости;-образцовая мера емкости. Я.п с. JJ, С - измеряемые проводимость сть конденсатора. Эти значения, наются запоминающими блоками 13, после чего на выходе пеаемого делителя 4 устанавлинапряжение U2 и вновь вешивается мост.. Равновесные ия параметров уравновешиваний щие: . ЗпМ о р (ОГ П .Jnliu Vicol n

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ .ПОМОЩИ УРАВНОВЕШЕННЫХ МОСТОВЫХ ЦЕПЕЙ, при котором синусоидальный сигнал генератора подают на мостовую цепь, а затем ее . уравновеши-, вают, отлич.ающийся тей,что, с целью повышения точности измерения при наличии гармонической помехи, предварительно сигнал генератора и синхронизируют с помехой, запоминают результаты измерения при первом уравновешивании мостовой цепи, затем изменяют сигнал генератора до Ug и вновь уравновешивают мостовую цепь, вычисляют параметры комплексного сопротивления по формуле 5,-nS, и. (Л где SY и $2 -результаты измерений, С полученные при сигналах генератора .Ц и и, соответственно. at е .