Полумостовой измеритель сопротивлений (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G01R17/02 

i

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может, быть использовано для измерения сопро-г тивлений и их приращений, в частное- ти, в тензометрии.

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет повьппения линейности измерения, обеспечения независимости резу 1ьтата измерения от номинального сопротивления резисторов полумоста, обеспечения возможности измерения нер авнономинальных сопротивлений реёйс оров полумоста.

На фиг. 1 и,2 показаны варианты полумостового измерителя сопротивлений.

Предлагаемый измеритель (фиг. 1) содержит первую 1 и вторую 2 клеммы питания полумоста 3,первую выходную клемму 4 и вторую выходную клемму 5, соединенную с общей шиной,операционный усилитель 6, выход и инвертирующий вход которого соединены с первой клеммой 1 питания полумоста 3, Неинвертирующий вход операционного усилителя 6 соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя 7, вход которого соединен с второй клеммой 2 питания полумоста 3 .и вторьм выходом источника 8 тока, первый выход которого соединен с общей шиной. Между первой 1 и второй 2 клеммами питания полумоста 3 включены первый

9и второй 10 резисторы, соединенные последовательно, Обпдае выводы первого и второго резисторов 9 и 10 соединены с первой выходной клеммой 4.

Коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 равен отношению номинального сопротивления первого резистора 9 к номинальному сопротивлению второго резистора 10,

Второй вариант полумостового измерителя сопротивлений (фиг, 2) отличается от первого варианта тем, что инвертирующий вход операционного усилителя 6 соединен с второй клеммой 2 питания полумоста 3, а вход инвертирующего масштабного усилителя 7 соединен с первой клеммой 1 питания полумоста 3,

Полумостовой измеритель сопротивлений работает следующим образом.

Обозначим номинальное сопротивление первого резистора 9 R, номинальное сопротивление второго резистора

10R2, Коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 равен

196773

П--,

2

Обозначим напряжения на первой и второй клеммах 1 и 2 питания U и Uj соответственно.

Напряжение Uj поступает на вход инвертирующего масштабного усилителя 7, имеющего высокое входное сопротивление, и передается на неинвертируюпщй вход операционного усилителя 5, работающего в режиме повторителя напряжения,

Четырехпроводная схема подключения полумоста 3 к источнику 8 тока, инвертирующему масштабному усилителю 7 и операционному усилителю 6 обеспечивает независимость результата измерения от сопротивления соединительных проводов и следовательно . , .(О Система уравнений, описывающая состояние полумостового измерителя сопротивлений по первому варианту, имеет вид

U.-U.

Uet,x . (2) Откуда

(3)

jp .

г

-iy-(R,-nR,)

(4)

Из выражения СА) видно, что выходное напряжение измерителя пропорционально разности сопротивлений RI и RJI, коэффициент чувствиI.

тельности измерителя равен

п+

не зависит от сопротивдений R и Rj резисторов 9 и 10 и, следовательно, характеристика измерителя линейна в любом диапазоне изменения этих сопротивлений,

Б частном случае при и ,

Uebu-r(R-,-Rz

(5)

При изменении сопротивления R и Rj выходное напряжение измерителя получает пропорциональное приращение ) --( -2-GlRi-4R2). Если один из резисторов, наприме резистор 10, является образцовым и не изменяет своего сопротивления, вьЬсодное напряжение измерителя пропорционально изменению сопротивления другого резистора. Из выражения (41 следует б1, .е. и в этом случае характеристика измерителя линейна и не зависит от номинальных сопротивлений резисторов 9 и 10, Во втором варианте измерителя кр эффициеит передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 равен Лг I R, п а работа измерителя аналогична рабо те измерителя по первому варианту, Благодаря выполнению источника питания в виде источника тока и вве дению инвертирующего масштабного усилителя, предлагаемые полумосто- вые измерители сопротивлений имеют линейные характеристики, независимые от номинальных сопротивлений из меряемых резисторов, обеспечивают возможность измерения неравнономинальных резисторов в полумосте, что в совокупности повышает точность измерения.. Кроме TorOj наличие в измерителе только одного источника тока, а не друх источников напряжения как в . известном устройстве, упрощает конструкцию, Ф о р м ула изобретения 1, Полумостовой измеритель сопро тивлений, содержащий Источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, полумост, из последо вательно соединенных первого и втор 734 го резисторов, первую выходную клемму соединенную с общими выводами резисторов полумоста,вторую выходную клемму, соединенную с общей .шиной, one- рационный усилитель, выход и инвертирующий вход которого соединены с вторым вьтодом первого резистора полумоста, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точное- ти измерения, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и входом инвертирующего масштабного усилителя, вьшод которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а козф- фициент передачи инвертирующего масщтабного усилителя равен отношению номинального сопротивления первого резистора полумоста к номинальному сопротивлению второго резистора полумоста, 2, Полумостовой измеритель сопротивлений, содержащий источник питания, первый выход которого соединен, с общей шинойл полумост из последовательно соединенных первого и второго резисторов, первую выходную клемму, соединенную с общими выводами резисторов полумоста, вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора полумоста, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания вьшолнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и инвертирующим входом операционного усилителя, неинверти-. рующий вход которого соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя, вход которого соединен с вторым выводом первого реЗй стЪра .полумоста, а коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя равен отношению номинального сопротивления второго резистора полумоста к номинальному сопротивлению первого резистора полумоста.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивлений и их приращений, в частности, в тензометрии. Целью изобретения. является пов1лпение точности измерения путем повьшения линейности измерения, а также обеспечения независимости результатов измерения от номинального сопротивления резисторов полумоста и измерений неравнономинальных сопротивлений резисторов полумоста. Поставленная цель достигается вьшолнением источника питания в виде источника тока и введением инвертирующего масштабного усилителя. При зтом предлагаемые полумостовые измерители сопротивлений будут иметь линейные характеристики; независимые от номинальных сопротивлений измеряемых резисторов. В устройстве осуществляется измерение неравнономииальных pe-i зисторов полумоста, что в совокупности повышает точность измерения. Наличие в измерителе только одного источника тока, а не двух источников напряжения (как в прототипе ) упрощает устройство. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. о: 1 со