Мостовое измерительное устройство Советский патент 1987 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано при мостовых измерениях в частности при тензоизмерениях.

Цель изобретения - повышение по- мехозащищенности мостового измерительного устройства за счет компенсации ЭДС помех, приведенных к выходам линий связи,, равными им и встречно направленными ЭДС взаимной индукции в обмотках трансформаторов, введеннных в плечи моста.

На черетеже изображена структурная электрическая схема устройства.

Мостовое измерительное устройство содержит объект 1 измерения и три калиброванных резистора 2-4 в четырех плечах моста, источник 5 питания и измерительный элемент 6 в диагоналях моста, трехпроводную линию 7 связи, подключенную входами 8 и 9 к выводам объекта 1 измерения, причем два провода лнии связи включены в плечи моста, а третий - в его диа- гональ дополнительньй резистор 10 и дополнительную трехпроводнуй линию 11 связи, подключенную входами 12 и

13к дополнительному резистору 10,

два интегрирующих усилителя 14 и 15 с входами по напряжению и выходами по току и два трансформатора 16 и 17 первичные обмотки 18 и 19 которых подключены к выходам соответствующих интегрирующих усилителей 14 и 15, а вторичные обмотки 20 и 21 трансформаторов включены в плечи моста последовательно с проводами линии связи между ее выходами 22 и 23 калиброванными резисторами 2 и 4, при этом дополнительная линия 11 связи подключена своими выходами 24-26 к входам усилителей, причем ее выход 26, соединенный с общей точкой входов и выходов усилителей

14и 15, соединен также и с выходом 27 линии 7 связи в диагонали моста. Дополнительная линия 1t связи выполнена с таким же шагом скрутки и такой же экранировкой, как и линия 7 связи, или без скрутки и экранировки, если линия 7 связи выполнена

без скрутки и экранировки приводов, и расположена рядом с линией 7 связи на расстоянии от нее не более трех сотых долей длины волны электромагнитной помехи, а дополнительный резистор 10 расположен рядом с объектом 1 измерения на расстоянии не

большем указанного (0,03 длины волны помехи).

В виду идентичности выполнения (шага скрутки и экранировки) и расположения линии 7 связи и дополнительной линии 11 связи, а также сопротивлений объекта 1 измерения и дополнительного резистора 10 относительно источников электромагнитных помех, в линиях 7 и 11 связи наводятся одинаковые ЭДС помех, которые однако не могут быть измерены в самой линии 7 связи. На выходах дополнительной линии 11 связи, не нагруженной на выходах (входное сопротивление усилителей с входами по- напряжению весьма велико), напряжения равны ЭДС помех между выходами 26 и 24, между выходами 26 и 25 Такие же ЭДС помех могли бы быть измерены на выходах линии 7, если бы она не была нагружена другими элементами моста. Выходной ток интегрирующего усилителя 14, преобразующего напряжение в ток с интегрированием, равным току 1 в первичной обмотке трансформатора 16, есть

iis

П1

rft.

(1)

где К - константа, характеризующая усиление усицителя 14 и имеющая размерность проводимости.

Изменения тока i,,. индуцируют во вторичной обмотке 20 трансформатора

16ЭДС взаимной индукции

е м -il- 2)

20 t

где Mjj - взаимная индуктивность обмоток трансформатора -16.

Подстановка (1) в (2) показывает что ЭДС ejp равна

ic MU Ki4 е„, .(3)

При соблюдении условия 1 , выполнение которого обеспечивается соответствующим выбором значений М и К , согласно (3)

-г, -..- «

Аналогично при М, К,5 1 (М„ - взаимная индуктивность обмоток трансформатора 17; К,5 - константа усиления усилителя 15) ЭДС взаимной индукции в обмотке 21 трансформатора

17есть

(5)

2 1

па

Ввиду того, что выходное сопротивление усилителя бесконечно велико (токовый выход усилителя), сопротивление, вносимое трансформаторами в мост, определяется только собственными индуктивностями вторичных обмоток трансформаторов и может быть сделано весьма незначительным на рабочих частотах устройства ( и не влияющим на его работу) за счет увеличения индуктивностей первичных обмоток трансформаторов и коэффициентов К и усилителей с целью снижения значений индуктивностей вторичных обмоток и достижения необходимых значений и М ,

Выбором полярностей включения обмоток трансформаторов обеспечивается встречное направление ЭДС е и е, , е и е . В результате ЭДС взаимной индукции е jj, и е компенсируют ЭДС помех е„ и е„, наводимых в линии 7 .связи. Вследствие этого ЭДС помех не вызывают протекания токов помех по элементам моста и не влияют на напряжение на входе измерительного элемента 6, которое оказывается зависящим лишь от напряжения питания моста, создаваемого источником 5, и начений сопротивлений элементов 1-4. Это напряжение измеряется изерительным элементом и точно харакеризует значение сопротивления бъекта 1 измерения.

Условием, выполнения (4) и (5) явяется нагружение входов дополнительной линии 11 сйязи сопротивлением ополнительного резистора 10, которое, как и сопротивление объекта 1 измерения, является приемником поех. Для работы устройства не требуется равенства сопротивлений объекта 1 измерения и резистора 10, но они должны быть соизмеримыми, одного порядка величины. Это всегда можно обеспечить, так как мостовые измерители применяются для точных изме- рений, т.е. тогда, когда порядок значения измеряемого сопротивления известен.

Кроме того, условием выполнения

(4) и (5) является необходимость достаточно близкого расположения линий 7 и 11 связи - на расстоянии не более 0,03 длины волны помехи, определяемой конечной скоростью распространения электромагнитных волн помехи. Если для защиты линии 7 связи от помех приняты такие конструктивные меры, как скрутка проводов или/и экранировка, то такие меры должны быть применены и в отношении дополнительной линии 11 связи, чтобы обеспечить равенство условий восприятия помех обеими этими линиями.

Полярность включения вторичных обмоток 20 и 21 в схему моста, требуемая для компенсации помех, легко определяется экспериментально. Для этого между выходом 27 линии 7 связи и общей точкой элементов 2, 6 и 20 включается один канал осциллографа,

а между выходом 27 и общей точкой элементов 4 и 21 - второй его канал. Вблизи линий 7 и 11 связи производится коммутация тока с целью наведения в линиях 7 и 11 преднамеренных помех.

При этом на экране осциллографа видны импульсы помех при неправильном включении обмоток 20 и 21 в мост. Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается полож1 тельный

эффект повьшения помехозащищенности устройства за счет компенсации помех, наведенных на объект измерения и линию связи.

Подавление помех, наведенных на

объект измерения и на линию связи, в предлагаемом устройстве может приближаться к 100% при прокладке дополнительной линии 11 связи в непосредственной близости от основной линии

7 связи и идентичном их выполнении (одинаковые шаг скрутки и экранировка) и расположении дополнительного резистора рядом с объектом измерения.

Формула изобретения

Мостовое измерительное устройство, содержащее клеммы для подключения объекта измерения и три калиброванных резистора в плечах моста, источник питания и измерительньш элемент в диагоналях моста, а также основную трехпроводную линию связи, соединенную входами с клеммами для подключения объекта измерения, причем два провода основной трехпроводной линии связи образутат плечи моста, а третий включен в диагональ питания, дополнительный резистор, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены дополнительная трех- проводная линия связи, подключенная входами к выводам дополнительного

513207596

резистора, два интегрирующих усили-но с двумя проводами основной трехтеля и два трансформатора, при этомпроводной линии .связи , выход третье-

два провода дополнительной трехпро- го провода основной трехпроводной

водной линии связи подключены выхо-лини связи соединен с выходом третьедами к входам соответствующих интег- провода дополнительной трехпроводрирующих усилителей, первые выводыной линии связи, с общими выводами

первичных обмоток трансформатороввходов и выходо.в интегрирующих усиподключены к выходам интегрирующихлителей, с общей шиной и с вторыми

усилителей, а вторичные обмотки тран-вьшодами первичных обмоток трансфорсформаторов соединены последователь- fОматоров.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при мостовых измерениях, в частности, при тензоизмерениях. Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства - достигается за счет компенсации ЭДС по-, мех, приведенны х к выходам линий связи, равными им и встречно направленными ЭДС. Для этого в устройство дополнительно введены трехпроводная линия связи 11, резистор 10, интегрирующие усилители 14 и 15, трансформаторы 16 и 17 с первичными 18 и 19 и вторичными 20 и 21 обмотками, введенными в плечи моста. Устройство также содержит объект 1 измерения, калиброванные резисторы 2,3 и 4, источник 5 питания, измерительный элемент 6, трехпроводную линию 7 связи, входы 8,9 и 12,13. выходы 22-26,27. В устройстве подавление помех может достигнуть 100% при рекомендуемой прокладке линии связи 11 в непосредственной близости от линии 7 и идентичном их исполнении. 1 ил. (Л 00 KD О СП