Мост переменного тока для низкотемпературного термометра сопротивления Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к области электрических измерений, а именно к измерительным приборам мостового типа, в которых осуществляется сравнение с эталонной величиной.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности оди- нарного. моста переменного тока при измерениях в области больших сопротивлений путем введения цепей автоматической компенсации реактивной составляющей сигнала разбаланса.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит резисторы и 2, низкотемпературный термомедр 3 .сопротивления, эталонный резистор 4, клеммы 5 и. 6, предусилитель 7, селективный усилитель 8, первый фазочувст- вительный детектор 9, первый усилитель 10 постоянного тока, элемент 11 индикации, второй фазочувствительный детектор 12, генератор 13 низкочастотных синусоидальных колебаний, фазовращатель 14, второй усилитель 15 постоянного тока, варикап 16, конденсатор 17, третий резистор 18,крио- стат 19, проврда 20-23.

В плечи моста включены резисторы 1 и 2, причем Rj Rj 15 Ом, термометр 3 сопротивления включенный по трехпроводной схеме, и эталонный резистор 4, например магазин сопротивлений, подключенных к прибору посредством двух клемм 5 и 6 соответственно. Устройство содержит систему индикации баланса, состоящую из пред- усилителя 7 с пермаллоевым трансформатором на входе, к выходу которого подключен селективный усилитель В, который, в свою очередь, подключен к входу фазочувствительного детектора 9, а выход последнего соединен с входом усилителя 10 постоянного . тока, к выходу которого подключен элемент 11 индикации, например вольтметр . Выход селективного усилителя 8 подключен к второму фазочувствитель- ному детектору 12, который соединен с генератором 13 низкочастотных синусоидальных колебаний через фазовращатель 14, Генератор 13 соединен также с входом опорного напряжения фазочувствительного детектора 9. Выход фазочувствительного детектора 12 соединен с вторым усилителем 15 постоянного тока, а выход последнего - с точкой соединения варикапа 16

19971

(КВС-1ИА) с конденсатором 17 большой емкости (0,5 мкф) через резистор 18 (10 МОм). Варикап 16 и конденсатор 17 образуют последовательную цепь, под5 ключенную своими концами параллельно магазину 4 сопротивлений. Термометр 3 сопротивления помещен в криостат 19. Провод 20 термометра 3 сопротивления подключен к входу системы индикации

10 -баланса, провод 21 - в плечо магазина 4 сопротивлений, провод 22 включен в плечо самого термометра 3, причем R2j R2 Провод 23 емкостной компенсации введен одним концом в крио15 стат 19 вместе с проводами 20-22,но к термометру не подсоединен. Второй конец провода 23 подключен к вершине моста, общей для диагонали запитки генератора 13 и плеча магазина 4 соп20 ротивлений.

Устройство работает следующим об- i разом.

Комплексный сигнал разбаланса моста поступает через предусилитель 7

25 на селективный усилитель 8, после чего усиленный сигнал подается на оба фазочувствительных детектора 9 и 12. Опорное напряжение, подаваемое на фазочувствительный детектор 9, совпа30 дает по фазе с активным разбалансом моста, так что напряжение на его выходе пропорционально величине активного разбаланса. После прохождения через усилитель 10 постоянного тока этот сигнал подается на элемент 11 индикации. На фазочувствительный детектор 12 опорное напряжение от генератора 13 попадает после прохождения через фазовращатель 14, где исходит поворот фазы опорного напряжения на 90°относительного сигнала активного разбаланса. На выходе фазочувствительного детектора, 12 возни- .кает напряжение, пропорциональное ве., личине реактивной составляющей сигнала разбаланса, которое после усиления в усилителе 15 постоянного тока подается через большое сопротивление резистора 18 на варикап 16 и изменяет его емкость. Отрицательности обратной связи по реактивной составляющей легко добиться поворотом на 180 фазы опорного напряжения на фазочувст- вительном детекторе 12.

Поскольку реактивная составлякицая сигнала разбаланса подавлена цепью обратной связи, в данном устройстве разбаланс всегда носит активный ха35

50

55

3

рактер, а в условиях баланса сопротивления термометра 3 и магазина 4 сопротивлений равны. Фазочувствитель- ный детектор 9 даже при малом активном разбалансе не забивается большим реактивным разбалансом. Это обеспечивает повьшение точности и чувствительности моста при измерениях в области больших сопротивлений,Например, при сопротивлении термометра и выделяемой в нём MQIRHOCTH Вт разрешение прибора AR/R составляет 10, прибор без автокомпенсации при тех же условиях обеспечивает разрешение только 10 .

Формула изобретения

Мост переменного тока для низкотемпературного термометра сопротивления, содержащий генератор низкочастотных синусоидальных колебаний, подключенный первым выходом к диагонали питания моста, селективньй усилитель, первый фазочувствительный детектор, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора низкочастотных синусоидальных колебаний, а второй вход - с выходам селективного усилителя, первый усилитель постоянного тока, вход которого соединен с выходом первого фазочувствительного детектора, а выход - с злементом

to

15

19971

индикации, два резистора, включенные в первое и второе плечи моста, эталонный резистор, включенный в третье плечо моста, клеммы для подклКзчения низкотемпературного термометра сопротивления, включенные в четвертое плечо моста, о тличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности при измерении больших сопротивлений, в него введены второй фазочувствительный детектор, второй усилитель постоянного тока, фазовращатель, третий резистор, варикап, конденсатор, пред- усилитель, причем выход селективного усилителя соединен с первым входом второго фазочувствительного детектора, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен с первым входом первого фазочувствительного,детекто- ра,. выход второго фазочувствительного детектора через последовательно соединенные второй усилитель постоянного тока и третий .резистор соединен с первыми выводами варикапа и конденсатора, вторые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым выводами эталонного резистора , вход предусилителя соединен с вторым вьшодом варикапа, а выход - с входом селективного усилителя.

20

25

30

ВНИИПИ Заказ 1318/52 Тираж 728 Подписное Филиал тп Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности, к измерительным приборам мостового типа, в которых осуществляется сравнение с эталонной величиной. Цель изобретения - повьшение чувствительности и точности одинарного моста переменного тока при измерениях в области больших сопротивлений - достигается путем введения цепей автоматической компенсации реактивной составляющей сигнала разбаланса. Устройство содержит резисторы, низкотемпературный термометр сопротивления 3, эталонный резистор 4, предусилитель 7, селективный усилитель 8, фазочувствительные детекторы 9 и 12, усилители постоянного тока 10 и 15, элемент индикации 11, генератор 13 низкочастотных синусоидальных колебаний, фазовращатель 14, варикап 16, конденсатор 17, криос- тат 19, соединительные элементы 20- 23. 1 ил. Ь