Мост измерительный Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к cpeдcтвa 2 измерения электрического сопротивления и проводимости, точнее к мостамомметрам и мостам-сименсметрам, мостовым преобразователям температуры и давления, содержащим в своем составе термометры сопротивления или ре зисторные тензодатчики. Известна схема экранированного четырехплечего моста, с так называемой вЬпомогательной ветвью ВагнераНедостатками этой схемы является сложность и одноцелевое назначение, потребность в избыточньк компонентах для реализации ветви Вагнера, в результате чего мосты с ветвью Вагнера менее надежны, чем мосты типа Р4050Р4060 без ветви Вагнера. Наиболее близкими к предлагаемой по технической сущности являются мосты-омметры серии Р4050-Р4053, содер жащие в диагонали питания .изолированный от земли плавающий источник напряжения, а в индикаторной диагона ли - усилитель с заземленным вторым входом, причем общий экран всей измерительной цепи подключается к заземляемой вершине мостовой цепи, про тиволежащей вершине соединения измеряемого сопротивления, с первым входом усилителя нуль-индикатора и меры сопротивления, с которым сравниваетс измеряемое сопротивление t 2, Недостатками данных мостов являются высокие требования к изоляции незаземпенных вершин измерительной цепи, низкое быстродействие из-за большой постоянной времени моста, ра ной произведению емкости измерительной диагонали на сопротивление встро енной меры в общую ветвь с измеряемы сопротивлением, что усложняет конструктивное исполнение высокоомных мостов по указанной схеме и снижает ИХ показатели точности на верхних -Пределах измерения. Цель изобретения - упрощение конструкции мостов с защитой от токов :утечки и расширение пределов измерения, . Поставлейная цель достигается тем что в мост измерительньй, содержаш 1й три резистивных плеча и зажимы для ;подключения объекта измерения, вклю:ченные в четвертое йлечо, заземленный экран, усилитель, первые вход и ;выход которого соединены с экраном, ;второй вход соединён с первой вершиной измерительной диагонали моста, второй выход соединен с первым вы- ; водом индикатора, второй вывод которого соединен с второй вершиной измерительной диагонали моста, источник питания, вклJoчeнный в диагональ питания моста, введен четвертый резистор, а вторая вершина измерительной диагонали моста соединена с экраном через четвертый резистор. На чертеже схематически изображен мост измерительный. Мост 1 имеет четыре изолированных вершины 2(а), 3(в), 4(с), 5(d) и четыре резистивных плеча 6,7,8 и 9 с сопротивлениями (проводимостями) Rdcf5ac).RaJ(Gdol);Rbt/GbcJ;Rbct(G-bcl) соответственно, экран 10 с зажимами 11 (f ) для подключения к внешнему контуру заземления, четыре паразитных проводимости 12 (GiXf); 13(Gcf ); 14(Gbf ); 15(Gdf) соответственно вертнам.2(а), 3(в), 4(с), 5(d) относительно экрана, изолированньй от экрана источник 16 питания с выходным напряжением U , операционный усилитель 17 с порогом чувствительности к напряжению AUiO , подключенный к изолированной вершине 4 моста первым входом и подключенный накоротко к экрану вторыми входом и выходом, включенный на выходе моста измеритель-ин;дикатор 18 тока или дистанционный потребитель-регистратор выходного тока, резистор 19, проводимость которого Vdf определяет масштаб преобразования напряжения холостого хода измерительной диагонали моста в выходной ток I операционного усилителя 17. Устройство работает следующим образом. Известно, что если токи в плечах измерительной цепи становятся соизмеримыми с токймн утечки через паразитные проводимости, то известное уравнение RcicRbcl RbtRud (1) уже не будет являться условием равновесия, когда разность потенциалов между вершинами измерительной диагонали моста ЦЙ-0 (г) в данном мосте, когда он неуравновешен, т.е. когда в нём напряжение холостого хода в измерительной диагонали . его операционный усилитель 17 повторяет этот сигнал на резисторе 19, р ализуя уравнение компенсации cd 1 fGdf Ydf) ли 0, W откуда следует, что вькодной ток операционного усилителя 17 l (), (5) где yj - проводимость четвертого резистора-, - проводимость утечки с вер шины d моста на его экран с зажимом -f . В квазилинейном уравнении (5) мн житель - сумма проводимости (G-d (|| по сути является коэффициентом пропорциональности между связанными за висимостью (4) переменнымиис.(1и У . Приняв во внимание соотношение реальных величин проводимостей: , Cd(lO ..., Yolf-(lO..lO)tH , можно заключить, что в случае пренебрежения в (5) паразитной погрешностью, допускаемая,погрешность упр щения задачи 5y,%zfd ,00%--|1D-V1Q-..10/10V10 7. (10-... 10-)7, величина достаточно малая и ею можн пренебречь во всех практических слу ях применения моста. Следует отметить, что вданном мосте устранение влияния тока утеч2374киIcf через паразитную проводимость производится за счет обеспечиваемой операционным усилителем 17 эквипотен- циальности вершин С и 5 . Проводимость &с1 должна быть не более входной проводимости операционного усилителя 17, поскольку в противном случае она будет заметно влиять на чувствительность моста. С помощью оцерационного усилителя и четвертого резистора исключены утечки с вершин с и d, а паразитные проводимостиСаГ и gj,{ не влияют на результаты любых измерений, выполняемых мостом, поскольку их влияние следует рассматривать с позиций того, какую нагрузку они представ яют для источника питания моста. В результате действия описанной защиты от влияния токов утечки последние практически не влияют на условие равновесия (1) в данном мо.сте. Таким образом, при применении моста его система экранирования не только ни в чем не уступает мостам как с ветвью Вагнера, так и без нее, но и превосходит их по более высокому быстродействию, более простой реализации и более высокой надежности. Использование данного технического решения для синтеза нового поколения измерительных мостовых измерений сопротивления и проводимости, преобразователей с резисторными датчиками, соединяемых по новой мостовой схеме с эффективной системой защиты помимо улучшения метрологических свойств приводит и к увеличению долговечности средств измерения.

МОСТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ, содержащий три резистивных плеча и зажимы для подключения объекта измерения, включенные в четвертое плечо, заземленньй экран, усилитель, первые вход и выход которого соединены с экраном, второй вход соединен с первой вершиной измерительной диагонали моста, второй выход соединен с первым выводом индикатора, второй вывод которого соединен с второй вершиной измерительной диагонали моста, источник питания, включенный в диагональ питания моста, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения пределов измерения, в него введен четвертый резистор, а вторая вершина измерительной диагонали моста соединена с экраном через четвертый резистор. СО ю 1С со