Способ уравновешивания экстремальных мостов переменного тока Советский патент 1989 года по МПК G01R17/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения за счет сокращения числа тактов уравновешивания.

На чертеже показана схема прибора для осуществления предлагаемого способа.

Предлагаемый способ может использоваться при уравновешивании мостовых цепей для измерения двух абсолютных параметров, получивших в настоящее время наибольшее применение. Амп- штитуда сигнала неравновесия такой измерительной цепи определяется по формуле

|UHI |Url )(Sp dp)2+(Sq dq)2, ,(D

где S. и S,, - чувствительности измерительной цепи уравновешивающим параметрам р и q;

up Hdq - неравновесия мостовой цепи по параметрам р и q; Uг - напряжение генератора.

й«.

Ј vj

Ј СЛ

сл

СП

В соответствии с предлагаемым способом уравновешивания неравновесия по регулируемому параметру р или q изменяют на заданную величину

4р „ (при регулировании по параметру р) в одну сторону от исходного состояния. При этом определяют квадраты амплитуд сигнала неравновесия

Uf(, соответствующие неравновесиям dp и dp + /3Pi/. Кроме того, определяю квадрат амплитуды сигнала неравновесия при модуляции в другую сторону на величину йр, т.е. при неравновесии Ар - 4Р,,.

Амплитуды сигналов неравновесия для всех трех случаев описываются уравнениями

, ивн| |Url Vs ap2 +

UJ,| -1Url Vs 03p+4pM) (2) IUpHJ IUrf (flp - dpM)2 + ,

где

i«;i

luj,, , |ирк. I - амплитуда

сигнала неравновесия при отсутствии модуляции, при модуляции в плюс, при модуляции в минус по параметру р соответственно.

Решив систему уравнений (2) относительно неравновесия др, получим

а &Јцiyj-Ll Z-LUjjli.

2 21 US I2 - I U Г

2

U .l

Уравнение (3) определяет неравновесие по уравновешивающему параметру р, причем в нем отсутствует методическая погрешность.Для определения величины неравновесия по второму уравновешивающему параметру q необходимо осуществить разнополярную модуляцию этого параметра на величину ±&Ц.ц Измерение сигнала неравновесия при отсутствии модуляции не требуется, поскольку оно произведено при определении неравновесия по параметру р5 Неравновесие по второму параметру q опре- деляет.ся из уравнения, изоморфного уравнению (3):

ilk 2

llul.

2

lu«

2|U

2 |ТТ Я- | 2 I IT Ч- Ш н+ II U нТаким образом, выполнив пять измерений в пяти тактах, можно найти неравновесия Др и Ля по обоим уравновешивающим параметрам р и q.

тБ уравнение (3) входят только измеренные кпадраты амплитуд сигнала неравновесия и заранее известный с высокой точностью уровень модули- руощего воздействия по параметрам р или q. Поскольку величина др (как

10

15

20

25

30

)

35

40

и 4qM

4)

для другого параметра) может быть задана с точностью, равной точности самой измерительной мостовой цепи, то очевидно, что на точность определения неравновесия йр (&q) влияет только точность измерения амплитуд сигналов |UH(, (UMJ| , I U и-1 .

На результат измерения совершенно не влияет ни одна из нестабильных величин (нестабильность напряжения генератора, чувствительность измерительной цепи, коэффициент усиления усилителя, коэффициент передачи амплитудного детектора и фильтра нижних частот, неравновесие по второму параметру), влияющих на точность определения неравновесия известными способами.

Прибор для осуществления предлагаемого способа включает в себя генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, состоящую из объекта 3 измерения и уравновешивающего элемента 4, инвертор 5, переключатель 6 на три положения 7-9, образцовую меру 10. Перечисленные узлы могут быть объединены под общим названием измерительный блок, поскольку на его выходе формируется сигнал неравновесия и внутри этого блока определяется возможность модуляции. Далее включены усилитель 11, квадратный детектор 12 и переключатель 13 также на три положения 14-16. Конденсаторы 17-19 являются запоминающими. Кроме того, в прибор входят д5 вычитатель 20, сумматор 21, инвертор 22 с усилением, равным двум, и уравновешивающее устройство 23.

Прибор работает следующим образом.

При уравновешивании по одному параметру, например, р переключатели

6и 13 работают синхронно. Б положении 9 переключателя 6 на выходе усилителя 11 действует сигнал неравновесия, соответствующий отсутствию модуляции, т.е. |UKI. Б положениях

7и 8 переключателя 6 на выходе усилителя 11 действуют сигналы неравновесия Un4 и U н- соответствен50

55

но. Напряжение с выхода усилителя 11 поступает на квадратурный детектор 12, где определяется квадрат амплитуды сигнала неравновесия. Полученный квадрат амплитуды запоминается на одном из конденсаторов 17, 18 или 19. Пусть вначале переключатель 6 находится в положении 7, тогда на конденсаторе 17 будет напряжение (. В положениях 8 и 9 переключателя 6 последовательно на конденсаторах 18 и 19 будут сформированы напряжения luw. I 2 и |UH |2 соответственно. Когда эти три такта работы переключателя завершены, на выходе вычитателя 20 появится напряжение, равное |U и- 2 - -| U Mi I 2 , а на выходе сумматора 21 напряжение - 2lUHlz+ + UHJ2. Эти напряжения подаются на входы уравновешивающего устройства 23, которое на основании отношения входных напряжений вырабатывает управляющее воздействие на уравновешивающий элемент 4. После этого происходит уравновешивание моста по данному параметру р.

Рассматриваемый прибор рациональн создавать с использованием микропроцессоров. В этом случае функции запоминания и выработка управляющего воздействия могут быть возложены на микропроцессорный контроллер.

5

но, почти в 5 раз, цо сравнению с известным способом, увеличить быстродействие измерительных приборов, что достигается введением дополнительного цикла измерения амплитуды сигнала неравновесия при модуляции в противоположном направлении и соответствующей обработкой результатов измере- ний.

Ф ормула изобретения

Способ уравновешивания экстремальных мостов переменного тока, заключающийся в том, что измеряют амплитуду сигнала неравновесия моста до модуляции, модулируют регулируемый параметр в одном направлении, измеряют амплитуду сигнала неравновесия моста пос- Q ле модуляции, вычисляют квадраты амплитуд этих сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, производят модуляцию регулируемого параметра в 5 другом направлении, определяют квадрат амплитуды сигнала неравновесия моста и изменяют регулируемый параметр на величину, пропорциональному частному от деления разности квад- 0 ратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях на разность удвоенного квадрата амплитуды сигнала неравно

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повышение быстродействия измерения за счет сокращения числа тактов уравновешивания - достигается путем введения дополнительного цикла измерения амплитуды сигнала неравновесия при модуляции в противоположном направлении, при этом определяют квадрат амплитуды сигнала неравновесия моста и изменяют регулируемый параметр на величину, пропорциональную частному от деления равности квадратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях на разность удвоенного квадрата амплитуды сигнала неравновесия без модуляции и суммы квадратов амплитуд сигнала неравновесия при модуляции в одном и в другом направлениях. На результат измерения совершенно не влияет ни одна из нестабильных величин: напряжение генератора, чувствительность измерительной цепи, коэффициент усиления усилителя, коэффициент передачи амплитудного детектора и фильтра нижних частот, неравновесие по второму параметру. 1 ил.

весия без модуляции и суммы квадраТаким образом, предлагаемый способ тов амплитуд сигнала неравновесия уравновешивания экстремальных мостов при модуляции в одном и в другом переменного тока позволяет значитель- направлениях,