Компаратор постоянных напряжений Советский патент 1987 года по МПК G01R17/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в нрецизионных устройствах, предназначенных для измерения отношения постоянных напряжений, осо- бенно в условиях низких температур, а также в эталонах напряжения и тока.

Цель изобретения - повьЕпение точ кости измерений.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема компаратора постоянных напряжений.

Устройство содержит компаратор 1 постоянного тока с двумя наборами равнономинальных резисторов 2 и 3, образующих обмотки компаратора 1. Состав сплава, из которого изготавливаются провода обмоток 2 и 3, выбн- рается из условия малости температурного коэффициента сопротивления при температуре 2-4 К. К таким сплавам можно, например, отнести сплав на основе кремнистой бронзы 96% Си, 3% Si, 1% Zn). Выводы обмоток 2 и 3 компаратора 1 тока соединены с контактами сверхпроводящего переключателя 4, который подключен входами к клеммам 5-7. Входная клемма 8соеди- нена со сверхпроводящим переключателем 4 через регистрирующий прибор 9„ Все соединения между контактами сверх проводящего переключателя 4, а также контактами и выводами обмоток 2 и 3 и клеммами 5 и 6 вьтолнены из сверх- проводника, например ниобия, для обеспечения эквипотенциальности цепей. Нуль-индикатор 10 магнитного потока, индуктивно связанный с компаратором 1 тока, подключен к регулируемому источнику 11 постоянного тока, выход которого через контакты пере- ключателя 4 связан с -обмотками 2 и 3 которые составлены из группы равно- номинальных резисторов, т.е. резисторов, отклонение сопротивлений которы относительно их среднего значения не превышает заданной величины Компаратор 1 постоянного тока может.быт выполнен в виде сверхпроводящей трубки, внутри которой располагаются провода обмоток. При этом трубка сворачивается в виде катутпки, с. которой индуктивно связан нуль-индикатор 10 магнитного потока, выполненньпЧ на основе скв1ада.

Устройство функционирует следующи образом.

Сравниваемые напряжения U1 и U2 подаются на входные клеммы .5-8. Сверх ПРОВОДЯ1.ЦИЙ переключатель .4 в первом положении соединяет U1 с параллельно В1у1юченным набором равнономинальных резисторов 2, по которому при этом

N Р протекает ток II - U1 R2( 1+521) ,

- где а 21 - отклонение сопротивления

1-й единичной обмотки набора равно- номинальных резисторов 2 от среднего значения, обозначешного R2; N - количество единичньш обмоток.

Нуль-индикатор 1,0 воздействует на регулируемый источник 11 так, что магнитный поток, образуемый током обмотки 3, равен мат нитному потоку тока II . При этом ток регулируемого источника. 11 ,IZ протекает по после-

5 5

довательно взшюченному набору равно- номинальных резисторов 3 и вызывает падение напряжения U,, которое связано с U1 следующим соотношением:

ГЛ - п и,и1 j Zl(l+&2i)/ R2(l+S 2i)J

N

/

/1:П:1+й31)/(нз ЕЯ,

,; I--J

где Л21, Д31

0

5

0

относительная токовая погрешность единичной обмотки компаратора 1 постоянного ТО

ка в наборах равноно- минальных резисторов 2 и 3 соответственно; R3 - среднее значение сопротивления единичного резистора.

С целью згменьшения влияния отклонений сопротивлений единичных резисторов в наборах равнономинальных резисторов 2 и 3 от среднего значения,, а также влияния токовой погрешнос- ти компаратора 1 постоянного тока на погрешность измерения U2/U1 производится измерение U| при-втором положении сверхпроводящего переключателя 4. При этом напряжение U1 подается на параллельно включергньш набор равно- номинальных резисторов 3, а напряжение и, снимается с последовательно включенного набора равнономинальных резисторов 2. Аналогично U. напряжение

Uk-ui |:(i+u3i)(i+S-3i)j /

гт

Е (l+&2i)/{R2-N;)

31357853

где 531 - отнойительное отклонениеиределение токов среди единичных обмосопротивления единичноготок, а об1чая величина отнопения на-

резистора от среднего зна-прякений не меняется, чения R3.

Напряжение U,:0,5(U,+U;;). Подстав- |, устройстве токи через единичные

ляя значениям; и U , получают, пре-резисторы одинаковы при двух положанебрегая членами третьего порядка, сверхпроводящего переключателя

выражение для г, параллельно включенного

UK/U1 N(1+2(R2-R3)/(R2+R3)+ , ° резистора , а последователь- .

Nно включенного Ir,.,,pU2/(NR) (UlN) /

+2(1/N).;;(§ 25. +u2i&2i+&3iS3i)/ /(NR). Это позволяет уменьi (Иг шить мощностную и токовую погрешность

/А+2 Г(0,5/К) 31-(0,5/N) 2Г А 2i| + ocoeejiHO при использовании резистора

в условиях низких температур,

+4 (R2-R3) / (R2-fR3) (0,5/N) ZI U . 1ы.. Формул а изобретения

-(0,5/N) u3i)-N( 1+2(3

Компаратор постоянных напряжений,

+4G ,G ,),20 содержащий компаратор постоянного

тока с первой и второй обмотками,

где G, - погрешность, вызываемая раз- первая обмотка которого соединена костью средних значений сверхпроводящими проводами через двух наборов равнономиналь- сверхпроводящ1-1й переключатель с пер- ных резисторов;вой и второй входными клеммами, вто-

G - погрешность, определяемая рая обмотка, соединена сверхпроводящи- погрешностью равнономиналь- ми проводами через сверхпроводящий ных резисторов;переключатель с регул1фуемым источG - погрешность, вызываемая раз- ником тока, управляющий вход которого ностью средних значений двух 30 соединен с выходом нуль-индикатора наборов равнономинапьных магнитного потока, индуктивно связан- резисторов.ного с компаратором постоянного тока.

Напряжение U2 подается на клеммы регистрирующий прибор, первый вход 7 и 8 и сравнивается с 11. при помо- которого подключен к третьей входной щи регистрирующего прибора 9, напри- 35 клемме, второй вход - к клемме сверх- мер нуль-индикатора постоянного на- проводящего переключателя, первый вы- пряжения. При равенстве U2 и U. отно- ход регулируемого источника тока шениесоединен с четвертой входной клеммойj

, f «2 ог г.отличающийся тем, что,

U2/U1 1 K 1+/О, +20,+63+ 4G,6i). 40 с делью повышения точности измерений. Уменьшается, таким.образом, влия- обмотки компаратора постоянного тока ние как разброса сопротивлений еди- выполнены в. виде наборов равнономи- ничных резисторов, так и погрешности нальных резисторов, а второй выход компаратора тока.- регулируемого источника тока через

Воздействие сопротивлений или то- 45 сверхпроводящий переключатель соеди- ков утечки на единичные резисторы и. нен с наборами равнономинальных ре- на набор в целом изменяют только рас- зисторов.

Составитель В.Степанкин Редактор О.Головач Техред М.Дидык - Корректор С.Шекмар

Заказ 5993/44 Тираж 730 Подписное ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Щзоектная, 4

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в прецизионных устройствах, предназначенных для измерения отношения постоянных напряжений, особенно в условиях низких температур. Компаратор постоянных напряжений содержит компаратор 1 постоянного тока с двумя наборами равнономинальных резисторов, провода обмоток 2, 3 которых выбираются из условия малости температурного коэффициента сопротивления при 2-4 К, сверхпроводящий переключатель 4, регистрирующий прибор 9, нуль-индикатор 10 магнитного потока и регулируемый источник 11 постоянного тока. Изобретение повышает точность измерений. 1 ил.