Устройство для измерения сопротивления с относительным отсчетом показаний Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 

ров и исключения необходимости калИ бровки каждого резистора меры отношения и плеч отношения магазина.УстЧ ройство содержит регулируемые резисторы 1 и 2, зажимы 3-8 для подключения измеряемых и образцовых мер, контакты 9-12, переключатели 13 и 22 с контактами 14-21, источник питания 23, 1 |Гль-индикатор 25, переключатель 26 с контактами 27-29, 24 и

,- ,

30, выходные соединения :декад. ДекаИзобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для поверки и аттестации прецизионных резисторов, мер, магазинов сопротивления, мостов и вьшолнения других точных-измерений сопротивления с номинальными значениями, не кратными 10 (где К - целое число), на постоянном токе с применением эталонных и образцовых мер сопротивления методом замещения отношений.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения сопротивления путем исклю- чения влияния нестабильности резисторов меры отношения на значение величины отношения и исключения необходимости калибровки каждого резистора меры отношения и плеч отно- шения магазина.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения сопротивления с относительным отсче- том показаний.

Устройство содержит регулируемые плечи отношения .1 и 2 с высокоомныни и низкоомными декадами сопротивления токовые 3 и .4 и потенциальные 5-8 зажимы для подключения измеряемьж и Ъбразцовых мер. Зажимы 5, 3, 8 и 4 СЬединены соответственно с контактами 9, 10, 11 и 12 первого двухполюсного переключателя 13 на три положения. Полюс 14 переключателя 13 соединен с контактом 15 полюса 16 и конда 31 состоит из резисторов 33-42, декада 32 - из резисторов 43-53. . Ключи 54-72, переключатели 73, 74 с . контактами 80-83. Для достижения поставленной цели мера отношения выполнена в виде последовательно соединенных секций резисторов одинакового номинала, образующих Декады 31 и 32, а в устройство введен втрой двухполюсный переключатель 77. 1 ил.

тактом 17 полюса 18, а полюс 19 - с контактом 20 полюса 18 и контактом 21 полюса 16 двухполюсного переключателя 22 на два положения. Полюс 16 соединен с положительным, а полюс 18 с отрицательным полюсом источника 23 питания. Вьшоды плеч отношения 1- и 2 соединены с зажимами 5 и 8 соответственно, а вершина 24 цлеч отношения 1 и 2 соединена с первым выводом нуль-индикатора 25, второй вывод которого соединен с полюсом однополюс- ного переключателя 26 на три положения. Контакты 27 и 29 переключателя 26 соединены с зажимами 6 и 7 и вершиной 30 декад 31 и 32 меры отношения соответственно. Декады 31 состоит из резистивных секций 33-42, а декада 32 - из резистивных секций 43-53, имеющих одинаковое номинальное ние. Каждая пара резис тивных секций 33-53 снабжена ключами 54-72, которые соединяют вход одной резистивной секции с выходом другой. Входы секций 33 и 43 соединены с вершиной 30, а выход каждой секции соединен с неподвижными контактами декадных переключателей 73 и 74, Полюс переключателя 73 соединен с полюсом 75, полюс переключателя 74 - с полюсом 76 второго двухполюсного переключателя 77 на три положения. Контакты 78 и 79 прлюса 75 соединены с зажимами 5 и 8, а контакты 80 и 81 полюса 76 - с зажимами 8 и 5 соответственно. Контакты 82 и 83 полюсов 75 и 76 и контакты 84 и 85 полюсов 14 и 19 остаются свободными.

Устройство работает следующим образом.

При точных измерениях приближен- :ное значение сопротивления иссле- дуемого резистора известно. В качестве образцовой (эталонной) меры используют меры с номинальным значением, кратным Ом (где К - целое а также переходные меры, которые вое производят значения, кратные 10-5 2,5. 0,4t10t , (где К - целое). Исходя из этих данных в декадах 31 и 32 меры отношения при помощи переключателей 73 и 74. набирают такое количество резистив- ных секций, при котором плечи сравне ния, образуемые декадами 31 и 32, находятся в том же соотношении,что

R,,(1 +V н iK

к;-() й() 1,71 и

где R и 8; - номинальное значение

сопротивление от номинального значения каждого резистора; п - число резисторов. Сопротивление резисторов меры отношения нетрудно подогнать с погрешностью 0,003-0,01%, тогда, учитьюая, что R, R ... « по греш- ностью, не превьш1ающей 1-10, можно записать,

Rjiil-ilU п2 (2) Rp«()

Из выражения (2) следует, что для параллельного и последовательного соединения резисторов меры отношения свойственно равенство относительных отклонений их общих значений сопротивления от номинальных значений.

Используя это свойство, в плечах отношения 1 и 2 устанавливают то же отношение, что и между декадами 31 и 32 меры отношения. При помощи регулируемых отсчетных декад плеча .отношения 1 уравновешивают полученную мостовую схему и снимают относительный отсчет oi, . При помощи ключей 54-72 резистивные секций, включенные в каждой декаде меры отношения, переключают с последовательного соединения на параллельное и переключателем 77 переключают .декады 31 и 32 из

j , ю

15

29

исследуемая и образцовая меры (или максимально близком к нему). Через .переключатель 77 декады 31 и 32 подключают к зажимам 5 и 8, а нуль-индикатор через переключатель 26 - к вершине 30. Через переключатели 13 и 22 на схему подается питание. Величину напряжения питания выбирают такой, чтобы не превысить допустимой величины мощности, рассеиваемой на исследуемой и образцовой мерах. Если R + Sg) и Rp Rp(1 +5р) общие сопротивления последовательного и параллельного соединения резисторов одинакового номи- , где RgH р« номинальные значения сопротивления, а S S. - относительные отклонения от номинального значения, то

(1)

одного плеча сравнения в другое. Снова уравновешивают мостовую схему и снимают отсчет of . Систематические погрешности, связанные с отклонением значения сопротивления резисторов меры отношения от номинального, входят в оба относительных отсчета о, и и но с разным знаком, поэтому при сложении -v, и «: исключаются.

ся. Систематические погрешности, связанные с отклонением значения сопротивления плеч отношения от номинального, входят в оба отсчета, но с одинаковым знаком, поэтому величина

--Г- дает искомую поправку. Отключив переключателем 77 декады 31 и 32, подключают исследуемую и образцовую меры (к зажимам 5,6 и 7,8 при

двухзажимном подключении и к зажимам 3,5, 6 и 7,8,4 при четырехзажим- ном подключении). Уравновешивают схему и снимают отсчет к, Действи- т ельное значение исследуемой меры при

подключении ее к зажИмам 5 и 6 получаем из формулы .

R, R,(1 п,,-Ц--Ч (3) где R .- номинальное значение измеряемого сопротивления; п - относительное отклонение сопротивления образцовой (эталонной) меры от номинального значения .

При подключении исследуемой меры к зажимам 7 и 8 - из формулы

Кхц(1

q(i+(Xj Т

+ п -с/, + 4-) (4)

При м е р. Измеряют сопротивление с номинальным значением 9000 Ом . Сопротивление резистивных секций меры отношения - 10000 Ом. Переключа- телем 73 включают в декаде 31 10000 а переключателем 74 в декаде 32 - 90000 Ом (все ключи при этом разомкнуты) . Нуль-индикатор подключают к точке 30, декады 31 и 32 - к зажимам 5 и 8, в плечах отношения устанавливают отношение 1:9, производят уравновешивание и снимают отсчет oi, Замыкают ключи 63-70, осуществляют взаимную перестановку декад меры отношения и снимают отсчет (отношение 1:9 при этом сохраняется). Отключают меру отношений и подключают к зажимам 7 и 8 исследуемую меру R , а к зажимам 5 и 6 - образцовую меру 1000 Ом. Уравновешивают схему и снимают отсчет оСR 9000 (1 + п )

С целью исключения влияния термо-| электродвижущих сил уравновешивание . производят методом ложного нуля при двух направлениях тока питания. Для изменения направления тока служит переключатель 22.

Мера отношения позволяет получить широкий ряд опорных отношений в диа- .пазоне 1 - 1/10, например 1/2, 1/4, 1/3,...2/9...4/7...5/11 и т.д. (основной диапазон), и ряд вспомогательных отношений в диапазоне 1/10 - 1/100, например 1/20, 1/30...1/12... 1/49 и т.д. Учитывая, что имеющиеся в эксплуатации образцовые и эталонные меры могут иметь значения, кратные , 2,5-10-VO,4-10-, 9.10 в диапазоне 1 - 1/10 при помощи данного устройства можно получить ряд отношений, в котором значение одного отношения отличается от соседнего не бо лее чем на 2%, что позволяет производить измерение мер с любым номинальным значением с СКО на уровне 10 при исключенных систематических погрешностях.

Таким образом, изобретение позволяет исключить влияние нестабильнос

s 0 5

0

0

5

0

ти резисторов меры отношения на значение величины отношения и получить ряд опорных отношений, свободных от систематической погрешности, исключить необходимость калибровки и в 2,5 раза повысить точность измерений по сравнению с известными устройствами.

Ф, ормула изобретения

. Устройство для измерения сопротивления с относительным отсчетом показаний, содержащее первую мостовую цепь, два плеча отношения которой образованы высокоомными и ннзкоомны- ми декадами сопротивлений, два других плеча т мерой отношения, вторую мостовую цепь, два плеча отношения которой образованы теми же высокоомными и низкоомнь1ми декадами сопротивлений, два других плеча - токовым и двумя потенциальными зажимами для подключения измеряемой и образцовой мер соответственно, первые потенциальные зажимы каждого плеча второй мостовой цепи соединены с первыми неподвижными контактами, а токовые зажимы - с вторыми неподвижными контактами первого двухполюсного переключателя на три положения, полюса которого соединены соответственно с первыми неподвижными контактами двухполюсного переключателя на два положения, второй неподвижный контакт первого полюса двухполюсного переключателя на два положения соединен с вторым полюсом первого двукполюсно-; го переключателя на три положения, второй неподвижный контакт второго {полюса двухполюсного переключателя на два положения соединен с первым полюсом первого двухполюсного переключателя на три положения, а к полюсам двухполюсного переключателя на два положения подсоединены выводы источника питания, вторые потенциальные зажимы каждого плеча второй мостовой цепи соединены соответственно с первыми и вторыми неподвижными контактами однополюсного переключателя на три положения, полюс которого соединен с первым вьшодом нуль-индикатора, второй вывод которого соединен с вершиной измерительной диагонали обеих мостовых цепей, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и производительности измерения путем исключения влияния нестабильности резисторов меры отношения на значение величины отношения и исключения необходимости калибровки каждого резистора меры отношения и плеч отношения, в нем мера отношения вьшолне- на в виде последовательно соединенны секций резисторов одинакового номинала, образующих две декады с выводами от каждой секции к контактам декадных переключателей, а в устройство введен второй двухполюсный переключатель на три положения, при этом первый полюс второго двухполюсного переключателя соединен с полюсом декадного переключателя первой декады меры отношения, второй полюс - с полюсом декадного переключателя второй декады меры отношения, второй неподвижный контакт первого полюса второго двухполюсного переключателя на три положения соединен с третьим

неподвижным контактом второго полюса второго двухполюсного переключателя на три положения и с первым потенциальным зажимом для подклю4 ения измеряемой меры второй мостовой цепи, второй неподвижный контакт второго полюоа второго двухполюсного переключателя на три положения соединен с

третьим неподвижным контактом первого полюса второго двухполюсного переключателя на три положения и с пер- вым потенциальным зажимом для подключения образцовой меры второй мостовой цепи, в каждую пару секций резисторов декад введен ключ, один из вьшодов которого соединен с входом одной секции, а другой вывод - с выходом последующей секхщи, при этом

вершина измерительной диагонали первой мостовой цепи соединена с третьим неподвижным контактом однополюсного переключателя на три положения.

Изобретение предназначается для провер ки и аттестации прецизионных резисторов, мер, магазинов сопро тивления, мостов. Вьтолнения точных измерений сопротивления с номинальными значениями, не кратными 10 + К, где К - целое число, на постоянном токе с применением образцовых мер сопротивления методом замещения отношений. Цель изобретеййя - поввше- ние точности и производительности измерений, достигается путем исключения влияния нестабильности резистоn l. (Л / 75..e|78,ffi3.7f rqLfT: М tfo to 4i 1C CO. Ш«cUh g,y Uh 23