Устройство для дистанционного измерения отклонения сопротивления резистора Советский патент 1989 года по МПК G01R17/10 

3150

Изобретение относится к электрет- измерительной технике и может быть использовано при измерениях отклонени сопротивлений различных резистинных датчиков на фоне электромагнитных помех.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства за счет расширения частотной полосы подавля- емых помех.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из четырехпле- чего измерительного моста с элемен- тами (калиброванными резисторами) 1-3 в трех плечах и линией 4 связи с подключенным к ней измеряемым резистором 5 в четвертом, измерительном плече, источника 6 питания в диагонали питания моста, измерительно-регистрирующего блока 7 составленного, например, из преобразователя напряжение - код, вычислителя и магнитного регистратора , усилителя 8, дополни- тельной линии 9 связи с подключенным к ней резистором 10, эквивалента II входного сопротивления моста со сю- роны измерительного плеча, включенного последовательно с резистором 10, дополнительной линией 9 связи и входом усилителя 8, выполненного по схеме инвертирующего повторителя тока, выход которого подключен к измерительному плечу моста в вершине 12 изме- рительной диагонали.

Дополнительная линия 9 связи должна выполняться идентичной линии связи 4, т.е. с таким же шагом скрутки и такой же экранировкой, и распола- гаться рядом с линией 4 связи на расстоянии от нее не более 0,03 А, где А- длина волны наиболее высокочастотной подавляемой помехи, а сопротивление резистора 10 не должно существенно (более чем на 5%) отличаться по величине от измеряемого сопротивления резистора 5 и должно располагаться рядом С ним на расстоянии не более 0,ОЗА. Усилитель В должен иметь низкое входное и высокое выходное сопротивления. При питании моста постоянным напряжением и существенном смещении повторителя по постоянному току целесообразно использование ем- костного выхода повторителя (с развязывающим конденсатором). Повторитель 8 может быть выполнен, например как каскадное coeдиIIeнvle преобрачова

,

50 5 0

0

0

телей тока в напряжение и напряжения в ток на операционном усилителе. Эквивалент 1 1 входного сопротивления моста со стороны измерительного плеча может представлять собой двухпо- лтспик, повторяющий структуру моста (с резисторами 1-3, источником 6, блоком 7), в котором источник 6 и блок 7 заменены R, L, С-двухполюсни- ками, воспроизводящими их выходные цепи или реализующими их выходные сопротивления.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал питания источника 6 создает падения напряжения на резисторах 1-5 моста и разность напряжений на резисторах 3 и 5 измеряется измерительно- регистрирующим блоком 7, преобразующим эту разность напряжений в значение отклонения сопрот1шления резистора 5 от номинального значения. При воздействии на линию 4 связи и резистор 5 мешающих электромагнитных полей в них наводятся напряжения и токи помех, которые создают на выходе ли НИИ 4 связи результирующий ток помехи, вел11чина которого определяется наводками на измерительное плечо и входным сопротивлением Mocta со ото роны измерительного плеча. Идентичные наводки наводятся на сопротивление резистора 10 и дополнительную линию 9 связи ввиду расположения этих элементов рядом с peзиcтopdм 5 и линией 4 связи и идентичности условий восприятия ими помех. Вследствие того, что дополнительная линия связи нагружена сопротивлением эквивалента 1, равным сопротивлению нагрузки линии 4 связи, ток помех на входе усилителя 8 равен току помех на выходе линии 4 связи и, будучи инвертирован усилителем, суммируется в вершине 12 моста в противофазе с током помех линии 4 связи. В результате суммарный ток помех в вершине 12 моста и остальных его элементах (резисторах 1-3, источнике 6, блоке 7) равен нулю в частотной полосе действия усилителя, и наводки не оказывают вредного влияния на работу моста. Большое выходное сопротивление усилителя 8 обеспечивает отсутствие шунтирующего влияния выхода усилителя на работу моста в его реагировании на сигнгш питания от источника 6. Частотная полоса подавляемых помех равна

частотной полосе пропускания усилителя по дифференциальному сигналу.

Для эффективной работы устройства необходимо соблюдение указанных условий по следующим причинам.

Относительное различие cTR значений резисторов 5 и 10 и различие cTz модулей сопротивления эквивалента 1 I и входного сопротивления моста ограни- ю чивает сверху достихсимый коэффициент К подавления помех в устройстве значением К „„ „ 5:1/(Л1+сГ2) ; так, при

ПИЯ полосы подавления усилителем син фазных помех, как в известном устройстве.

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного измерения отклонения сопротивления р зистора, содержащее четырехплечий измерительный мост, одним плечом которого является линия связи с зажима ми на ее входе для подключения объекта контроля, источник питания, выходы которого соединены с вершинами

( 0,05 значение К , 20. Поскольку мостовые измерители применяют 5 диагонали питания четырехплечего из- для точных измерений, номинальное со- мерительного моста, усилитель, выход

ПИЯ полосы подавления усилителем синфазных помех, как в известном устройстве.

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного измерения отклонения сопротивления резистора, содержащее четырехплечий измерительный мост, одним плечом которого является линия связи с зажимами на ее входе для подключения объекта контроля, источник питания, выходы которого соединены с вершинами

диагонали питания четырехплечего из- мерительного моста, усилитель, выход

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерениях отклонений сопротивлений различных резистивных датчиков на фоне электромагнитных помех. Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства за счет расширения частотной полосы подавляемых помех - достигается путем введения эквивалента 11 входного сопротивления четырехплечевого измерительного моста. Вследствие того, что дополнительная линия 9 связи нагружена сопротивлением эквивалента 11, равным сопротивлению нагрузки линии 4 связи, ток помех на входе усилителя 8 равен току помех на выходе линии 4 связи и, будучи инвертирован усилителем, суммируется в вершине 12 моста в противофазе с током линии 4 связи. В результате суммарный ток помех в вершине 12 моста и остальных его резисторах 1,2,3, источнике 6, блоке 7 равен нулю в частотной полосе действия усилителя и наводки не оказывают вредного влияния на работу моста. Частотная полоса подавляемых помех равна частотной полосе пропускания усилителя по дифференциальному сигналу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

противление резистора 5 всегда известно, и обеспечение cTR+c Z 0,01-0,05 не вызывает затруднений.

Ограничение на расположение ли- 20 НИИ 4 и 9 связи на расстоянии h 0,03 определяется конечным временем прохождения электромагнитной волной помехи расстояния h и возникающим в связи с этим сдвигом фаз токов помех в 25

линиях 4 и 9. Относительное сниясение сЛ(пп коэффициента К , обусловленное конечным h, можно оценить по формуле ( (360° Ь/Д). Так, при Vi 0,01 А получается (/ к„п 0,065, а при h 0,ОЗД получается :/ К , 1 7 . При частоте помехи 1 МГц ( А 300 м) значение h 0,03 А 9 м, а при h 3 м обеспечивается ffK. „ 0,065. Реальные h гораздо меньше, так как дополнительная линия связи может прокладываться в непосредственной близости к основной линии.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается эффект расширения полосы частот подавляемых помех до значения полной полосы пропускания усилителя по дифференциальному сигналу, которое гораздо больше значе05

которого соединен с первым входом измерительно-регистрирующего блока, дополнительную линию связи, к входным зажимам которой подсоединен резистор, а первый выходной зажим которой соединен с вершиной диагонали питания четырехплечего измерительного моста, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введен эквивалент входного сопротивления четырехплечего измерительного моста, первый вывод которого соединен с вторым зажимом

0 дополнительной линии связи, а второй - с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с первым выходным зажимом дополнительной линии связи, при этом выход усилителя соединен с первой вершиной измерительной диагонали четырехплечего измерительного моста, к второй вершине измерительной диагонали которого подсоединен второй вход измерительноQ регистрирующего блока.

5