Трансформаторный мост для измерения параметров нелинейных комплексных сопротивлений Советский патент 1986 года по МПК G01R17/12 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных для измерения параметро нелинейных клмплексных сопротивлений, главным образом, катушек индук тивности с ферритовыми сердечниками Цель изобретения - повышение чувствительности за счет безразрывной регулировки измерительного тока На фиг. 1 изображена функциональ ная схема предлагаемого трансформаторного моста, на фиг. 2 - график изменения изме13ительного тока в про цессе его регулировки в трансформаторном мосте. Трансформаторный мост для измере ния параметров нелинейных комплексн сопротивлений содержит источник 1 п тания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 и вторичными обмотками 4 и 5, питакяцими ветвь объекта измерения и ветвь образцово го импеданса соответственно, зажимы для подключения объекта 6 измерения сумматор 7, первая группа переключателей 8 входов сумматора, вьшод кот рого через образцовые токозадающие резисторы 9, соответствующие переключатели и повторитель 10 напряжения соединен со вспомогательным образцовым резистором 11, компаратор 12 токов с обмотками 13 и 14, образцовая мера 15, детектор 16 равновесия, вспомогательная токозадающая цепь 17, включающая в себя коммутато 18, дополнительный токозадающий резистор 19,усилитель 20 мощности и обмотку 21 трансформатора 2 напряжен ия. Трансформаторный мост для измерения параметров нелинейных комплексных сопротивлений работает следующим образом. При подключении источника 1 питания к генераторной обмотке 3 трансформатора 2 напряжения на его вторичных обмотках 4 и 5 возникают соответствующие напряжения. Под действием напряжения, создаваемого обмоткой 4 в объекте 6 измерения возникает измерительный ток «к, , значение которого определяется коэффициентом передачи сумматора 7, количеством витков обмотки 4, подключенных к сум матору при помощи переключателей 8 и сопротивлением образцового токозадающего резистора 9. Измеритель52ный ток создает на объекте 6 измерения падение напряжения, которое при помощи повторителя 10 напряжения подводится к вспомогательному образцовому резистору 11. Возникающий при этом в обмотке 13 компаратора 12 токов, магнитный поток, пропорциональный измеряемому импедансу, сравнивается с магнитным потоком, создаваемым ветвью образцового импеданса, включающей в себя обмотку 5 трансформатора 2 напряжения, образцовую меру 15 и обмотку 14 компаратора 12 токов. Результат сравнения воспринимается детектором 16 равновесия. Исходным состоянием моста является такое, при котором к первому входу сумматора 7 при помощи контакта переключателя 8 подключена первая (нижняя на фиг. 1) секция витков обмотки 4 трансформатора 2 напряжения, а к объекту 6 измерения при помощи контакта переключателя подключен образцовый токозадающий резистор 9 с максимальным значением сопротивления . Такому включению элементов соответствует минимальное значение , ,, . Увеличение амплитуды Зцбм, достигается последующим подключением к очередному (второму, третьему, четвертому и т.д.) входу сумматора 7 очередной (второй;, третьей, четвертой и т.д. соответственно секций витков обмотки 4. Так как подключение каждой новой секции витков обмотки 4 осуществляется без отключения ранее подключенных секций, тс регулировка . осуществляется без разрьшов, ступенчато, т.е. каждое последующее значение тока устанавливается скачком без сброса на ноль предьздущего значения. После подключения ко входам сумматора 7 всех секций витков обмотки 4 J ,, достигает своего максимального значения в рамках масштаба, определяемого значением включенного образцового токозадающего резистора 9. Соответствующее этому значение на фиг. 2 обозначено как 3, Дальнейшее увеличение амплитуды связано с необходимостью замены резистора 9 на другой, с меньшим значением сопротивления. Перед этой операцией к объекту 6 измерения при помощи коммутатора 1S подключается вспомогательная токозадающая цепь 17, Она создает дополнительный

TJK 0л . Момент подключения вспомогательной цепи 17 обозначен как i, . После подключения цепи 17 ток в объекте 6 измерения (на фиг. 2 он обозначен как 3 ) увеличивается и становится равным сумме токов , + За . в момент времени t происходит смена образцового токозадающего резистора 9 на другой, с меньшим значением сопротивления, а также отключение от входов сумматора 7 всех секций витков обмотки 4, кроме первой.

В связи с отключением резистора ток Лг уменьшается до значения тока За и далее в течение интервала времени t2-i3 объект 6 измерения обтекается только током я . Изменение измерительного тока от значения J 2 к 3 л , благодаря действию вспомогательной цепи 17, происходит также без обращения в нуль.

В момент времени i к току 3 q добавляется измерительный ток, созданный новой совокупностью злементов ветви объекта измерения: более низкоомным резистором 9 и числом витков обмотки 4, соответствующим минимальному шагу регулировки измерительного тока. В этот момент J , становится вновь равным 3 . .

В момент времени t вспомогательная цепь 17 отключается от объекта 6 измерения и 3 ц становится равным 3,, т.е. максимальному значению, которое было достигнуто в процессе регулировки до смены образцового токозадающего резистора 9. Иными словами, значение 3,,, восстанавливается. На этом первьй цикл регулировки D ,д включающий в себя последовательное подключение витков обмотки 4 и смену образцового токозадающего резистора 9, заканчивается. При этом, благодаря тому, что включение витков обмотки 4 осуществляется наращиванием, т.е. без отклонения ранее включенных витков, а их отключение после достижения максимального набора и смена образцового токозадающего резистора 9 происходит после подключения вспомогательной цепи 17, осуществляющей подпитку объекта измерения дополнительным током, протекание тока в объекте измерения не прерывается.

В момент времени {, к второму входу сумматора 7 подключается вторая сек1;ия витков обмотки 4 и регулировка продолжается уже в новом масштабе (второй цикл регулировки) .

При использовании всего набора числа витков обмотки 4 трансформатора 2 напряжения, т.е. при установлении максимально возможного в данном масштабе измерительного тока, его дальнейшее увеличение (переход в новый масштаб регулировки) осуществляется повторением описанного Bbmie цикла смены элементов ветви измеряемого объекта и подключения вспомогательной токозадающей цепи 17.

Как.видно из фиг. 2, в тf)aнcфopмaтopном мосте (благодаря введению вспомогательной токозадающей цепи) измерительный ток в процессе регулировки не претерпевает разрывов в широком диапазоне значений. Он лишь незначительно изменяется в моменты перехода на новый масштаб регулировки. При выборе элементов вспомогательной цепи таким образом, чтобы удовлетворялось равенство

ni, ky. №, К

ум

R

т, - максимальное число витгдеков обмотки 4 трансформатора 2 напряжения, т, - число витков обмотки 21, Rg - сопротивление образцового токозадакщего резис, тора 9,

RO сопротивление резистора 19 вспомогательной токозадающей цепи 17 J k.,Ku(- коэффициент передачи напряжения сумматора 7 и усилителя 20 мощности соответственно.

Амплитуда зубцов тока (эта область на фиг. 2 заключена в окружность) , обтекающего объект измерения в моменты коммутации элементов ветви объекта измерения и вспомогательной токозадающей ветви, не будет превосходить двойного шага регулировки.

Введение вспомогательной токозадакицей цепи позволяет осуществлять безразрывную регулировку измерительного тока в широком диапазоне его значения с помощью только.одной декады регулирования, что сокращает аппаратурные затраты и упрощает кон

Изобретение относится к области измерительной техники. Может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных для измерения параметров нелинейных комплексных сопротивлений, например катушек индуктивности с. ферритовыми сердечниками. Цель изобретения - повышение чувствительности - достигается за счет безразрывной регулировт ки измерительного тока. Для этого в устройство введена токозадакнцая цепь, состоящая из третьей вторичной обмотки трансформатора напряжения . Устройство содержит источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 и вторичными 4 и 5, объект измерения 6, сумматор 7, переключатели 8, образцовые резисторы 9 и 11, повторитель 10 напряжения, компаратор 12 напряже(О ния токов с обмотками 13 и 14, образцовая мера 15, детектор 16 равно(Л весия, коммутатор 18 дополнительный резистор 19, усилитель мощности 20, третья вторичная обмотка 21 трансформатора 2. 2 ил. ю О) 4 О 00 ел