тельный по частоте фаэочувствитель- ный нуль-индикатор 12 с малым входным сопротивлением, к измерительному входу 13 которого подходит ток разбаланса моста ,-1,, а на опорный вход 14 подается опорное напряжение UQ, , сдвинутое при уравновешивании моста по четырем параметрам на 90° относительно напряжения питания U, зажимы 15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста, 1, 17 токи плеча I сравнения и плеча 7 измерения.
На фиг. 2 и 3 обозначены конденсатор 23 (Cj,), параллельно включен- ный смешанному соединению резистора 24 (Кг4х) резистора 25 (), конденсатора 26 (Cj4x) резистор 27 (G), параллельно включенный cмe- шанному соединению конденсатора 28 (Cj,), резистора 29 (G,jg), ковден- сатора 30 ()По предлагаемому способу при установке значений R/j,, , одновременно со значением С на частотах и), и (л) всегда выполняются равенства
.R-KT7kc7-r
.R,,HI/ju,,C,
,;.(./kc,,)
В соответствии с равенствами () и (2) мост в конце каждой 1-ой операции при выставленных значениях C,j , Р.,, С 2 , G , находится на частоте ш в том же состоянии равновесия, что и в конце предварительного уравновешивания его на частоте ы,, т.е. в конце каждой i-ой операции имеет место на частоте со, равенстве
41,. (ы,) /31цг(,)()
где dl-(u),) - ток разбаланса моста в конце i-ой операции уравновешивания моста по четырем параметрам, ток разбаланса 4igr(Lu,) соответствует минимальным показаниям нуль-индикатора в конце предварительного уравновешивания моста на частоте u), при последней регулировке и пос- ледней регулировке ,
Аналогично, благодаря выпрлнению ,„- равенства (3) мост в конце каждой
i-ой операции при выставленных значениях , F,, С 2i, С,,- на частоте w находится в том же состоянии равновесия по активной составляющей тока разбаланса flij(u. j), что и в
Q
0
5
0
5
0
5
0
5
конце предварительного уравновешивания моста на частоте uj , т.е. в конце каждой i-ой операции выполняется равенство
(uj)Redlgr (w,) ;(3)
где ReAl jj. (Wj) - активная составляющая, соответствующая минимальному показанию нуль-индикатора 12 при регулировке G,var в конце предварительного уравновешивания моста на частоте to. Процесс уравновешивания по четырем параметрам заканчивают при достижении неравенства (w,).(w,),(6)
где Tj ЛТ g (u),j) - реактивная составляющая тока разбаланса ig((o), соответствующая минимальному показанию нуль-индикатора 12 при регулировке в конце предварительного уравновешивания моста на частоте to.
В соответствии с равенствами (4) и (5) неравенством (6) по окончании процесса уравновешивания по четырем параметрам мост при выставленных значениях С, R, , G ,„ параметров плеча сравнения (индекс п соответствует последней операции этого процесса) является неполностью урав- .повешенным и на частоте to,, и на частотеы, вследствие чего значения С,р, Rjn Cjn G,n отличаются от значений C,o,Rioi С2 G,p, при которых уравнение равновесия моста на частотах и), и и) выполняется при токе разбаланса моста, меньшем порога чувствительности нуль-индикатора 12. Значения Сщ. 2п in t G,n таким образом, не свободны от погрешности из-за влияния высших гармоник на состояние равновесия в конце предварительных уравновешиваний моста.
После получения неравенства (6) отсчитьшают и запоминают значения сопротивления резистора 3 и емкости конденсатора 6 соответственно С и проводят доуравновешивания мое- та на частотах to,, ш при замкнутс)}|1 . 1слюче 4 при значениях , in
регулировками C,var, G,var, начинающихся со значений С, G .
При этих доуравиовешиваниях устраняется ток разбаланса моста, который имеет место при выставленных значениях С,„ , R,,, , G,n, т.е. устраняются токи разбаланса Л I ,( О),) ; Д1 , (u)j) определяемые выражениями (4)-(6). Указанное возможно потому, что схема плеча сравнения четырех- элементная, а значения ее параметров мало отличаются от отсчитьшаемых в
конце измерения значений С
fo
R
je
, G ,д, т.е. потому, что мост находится в состояние равновесия, близком к частотно-независимому, при котором влияние высших гармоник на показания избирательного по частоте нуль-индикатора 12 исчезающе мало пр максимальной чувствительности нуль- индикатора.
В конце доуравновешивания на частоте to, с погрешностью, меньшей порога чувствительности нуль-индикатора 12, выполняется равенство
1
1
,
in TUTc ,(u),)(w,)J
(7)
где G, и С
,ц - значения параметров G, , С, в конце до- уравновешивания, т.е. при нулевых показаниях нуль-индикатора 12 при последни регулировках и C,var;
ZY - комплексная проводимость плеча 7 измерения.
На частоте конце доуравновешивания также с погрешностью, меньше порога чувстйительности нуль-индикатора 12, имеет место равенство
1
1
иДс. f , ,n
.ujReYT(cO,),(u,2)I, (8) где G, и значения параметров
G,, G, в конце доуравновешивания, т.е. при нулевом показании нуль-индикатора 12 ка:к при последней -регулировке G,var,TaK и регулировке G var. При регулировке G var на опорный вход 14 нуль-индикатора подается
15291326
опорное напряжение Uo,,ljj, а при подается ,.
Таким образом, равенства (7) и (8) не содержат остаточного тока разбаланса Л1вг(ш,) и /)igr(W-t) обусловленного высшими гармониками в напряжении питания моста.
10
и
15
Значения GJ, GJ, с отсчитьшают и используют вместе со значениями Gjn, R,n АЛЯ уточнения значений С, G,, ас, используемых в процессе уравновешивания по четьфем парамет-. рам. Вычисления проводят, по формулам
Q. -(9)
20
ы,К1„(1+д i n GiN- к,„(1+д„)
G...Gi-GL )
25
30
х
й35
40
(10)
vr-iK--,K- (7ТоТ57к57о (11)
где , - добротность ветви
из резистора 5 и конденсатора 6 на частоте ц) при и
К cjj/u), - отношение частот измерения.
С учетом равенств (9) и (10) уравнение (7) в конце доуравновешивания на частоте uj, может быть записано как
U,G;,+jw,G;,,ReY,(u),),(u,,)J.
(12)
Аналогично уравнение (8) может быть записано как
U,G,V +jc.,G,,,ReYЛыJ + (a,),(13)
1
(14)
где
G ,G
К
1к R(KUQp
Q
U)iRan(K +Qn2)
(15)
Как следует из (12) и (13) уточненные значения G ,,,, G , G,, точно соответствуют .значениям составляющих проводимости Y-, на частоте U),, а также активной составляющей этой проводимости на частоте tj
После вычисления значений G , ,,т, vr 1УТ 1УТ проводят повторный процесс уравновешивания по четьфем параметрам. Повторный процесс осуществляют по известному способу. Однако, вместо значений G , , G, d G используют уточненные значения GfvjT G.,., а вместо значения G , „ исиспользуют значение
Cm,,-C2KdGv,/u;,(), (16) .
в конце каждой i-ой операции повторного процесса уравновешивания после установки значений С ,, , К,; , С,, , G,, справедливы равенства
,,.( (17)
aJ,c,.j,u.,cU;
(18)
15
,,
1
.G
1УТ
(19)
R,.-H(l7j,C,;)
налогичные равенствам (l)-(3). Благодаря выполнению равенств (17) (19) в конце каждой i-ой операции выполняется равенство (12), а следовательно, и равенство (7),которые не содержат тока разбаланса (со,) обусловленного влиянием высших гармо ник. Поэтому в конце каждой i-ой one рации повторного процесса уравновешивания моста на частоте щ полностью уравновешен при наибольшей чувствительности нуль-индикатора 12, т.е. имеет место равенство
/li;(u5,)0.(20)
Аналогично, благодаря выполнению равенства (19) в конце каждой .-ой операции при выставленных значениях С,; , R,ji , С ,i , G,j справедливо равенство
U,G ;,(co). (21) (см.-равенства (8) и (13)), в отсутствии активной составляющей тока разбаланса Re4igr(cO-), обусловленной влиянием высших гармоник.
Поскольку равенства (7) и (8), а следовательно, и равенства (12) (13).вьтолняются с погрешностью, меньшей порога чувствительности нуль- индикатора, то и равенства (20) и (21) вьтолняются с погрешностью, меньшей порога чувствительности нуль- индикатора 12.
Повторный процесс уравновешивания заканчивают при достижении 1 еравен- ства
Vti(, (22) где Е - порог чувствительности нуль- индикатора 12.
Таким образом, после завершения повторного процесса уравновешивания по четырем параметрам мост с погрешностью, меньшей порога чувствительности Е, полностью уравновешен .и на частоте u), , и на частоте u).
После получения неравенства (22) отсчитьшают значения С,,,о, Rii
529132 R
8
- -
30
35
40
45
-го ,o i номер операций, при которой выполняется неравенство (22), и определяют по формулам значения измеряемых парамет- ров С,, R,, С,, G,,.
Продолжительность измерения по предлагаемому спбсоВу примерно вдвое больше, чем по известному способу, д поскольку мост дважды уравновешивается по четырем параметрам. Необходимое число операций повторного процесса уравновешивания по четырем парамет- рам оценивается как
l5N -log -Y, (23)
где у- относительная погрешность отсчета параметра С,, если параметр С, регулируют по методу взвешивания.
20 I Для улучшеиия сходимости при пов- . торном уравновешивании после проведения 8 операций (i78) может использоваться связь
25 С,,;-С
(u),)2K/a),U,(K -1)
11 -10 f. /-,- ,
llt(A./VAVl )
(2А)
причем знак + (-) перед дробью в знаменателе ставится, если после первой операции фаза тока 4l(u;j) положительна (отрицательна). Значение AJ находится по формуле
А C l С
f lyr
50
55
При использовании выражения (24) последующее значение параметра С определяют как
С,-.аС„ (25)
При использовании выражения (24/ общее число операций повторного процесса уравновешивания равно 10-12.;,,
Первый из описанных процессов уравновешивания завершают за меньшее число операций, поскольку его заканчивают при показании нуль-индикатора, большем порога чувствительности Е (см. неравенство (6)).
При необходимости может быть проведено уточнение полученных значений 1ут inT rr описанным путем, после которого осуществляют второе повторное уравновешивание моста по четырем параметрам.
Преимуществом предлагаемого способа является также то, что значения c i-,T-, cljT, Л G v)T определяются по значениям С ,к , G ,K Cjn, близким к отсчитьшаемым значениям С , G,, , te 20 самым устраняется влияGis G,,(l+G,,R,iJ
(29)
либо формулы (для схемы на фиг. 3) ,. G,«; (30) (31)
2ТХ 14
С ,х С,;,;
91
ние погрешности, с которой образцовы элементы плеча сравнения С, и G, воспроизводят значения С , G| , отсчитываемые в конце предварительных уравнвешиваний моста, на результаты измерения параметров четырехэлементных двухполюсников, проводимого по известному способу.
Способ может использоваться для измерения параметров четырехэлемент- ных двухполюсников (фиг, 2 и 3), которые при использовании моста (фиг,1 подключаются к зажимам 16 и 19. Схема плеча 1 сравнения при этом не меняется. После нахождения значений С,, CZK G IK описанным образом проводят далее пересчет параметров схемы плеча 7 (фиг. 1) в параметры схем на фиг. 2 и 3. Используют следующие формулы (для схемы на фиг.2) Ci ; (26) ./(,.R,,): (27) C2,(H-G,,R,,); (28)
с.„.-с, );
ох
1
Сгх
Ci«
G.9, r-n(c
(32) ). (33)
1X t X
По предлагаемо(|у способу возможно также измерение параметров четырехэлементных двухполюсников, у которых один из элементов схемы замещения образует с остальной частью схем замещения последовательное соединение.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить измерения параметров четырехэлементных CGRC двухполюсников по шести схемам заме- щения, в которых один из,элементов образует либо параллельное, либо поo
1
5
0
5
0
5
0
S
32 10
следовательно соединение с остальной частью схемы, т.е. характеризуется той же областью применения, что и известный способ. Измерения по предлагаемому способу характеризуются большей точностью, благодаря устранению влияния высших гармоник на точность определения составляющих комплексной проводимости плеча измерения на двух заданных частотах. Предлагаемый способ может быть использован для разработки на его основе мостов переменного тока, предназначенных для достаточно точных измерений параметров объектов исследования в биологии, радиоэлектронике, электрохимии и в других областях науки и техники, где объект измерения имеет четырех- злементную схему замещения.
Формула изобретения Способ измерения четырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока по авт. св. № 1320761, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения, проводят доуравновешивание моста на двух заданных частотах регулировкой двух параметров плеча сравнения при неизменных значениях двух других параметров плеча сравнения, вычисляют значения активной и реактивной составляющих комплексной проводимости плеча измерения на первой заданной частоте и значение активной составляющей проводимости на второй заданной частоте, проводят повторное уравновешивание моста по четырем параметрам с использованием этих значений, вычисляют значения измеряемых параметров по результатам значений регулируемых параметров при достижении частотно-независимого состояния равновесия моста.
Редактор Т. Парфенова
сриг. 3
Составитель В, Семенчук
Техред А.Кравчук Корректоре. Шекмар
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерений параметров четырехэлементных CGRC=двухполюсников по шести схемам замещения, в которых один из элементов включен либо параллельно остальной части схемы, либо образуют с ней последовательное соединение. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения влияния высших гармоник напряжения питания моста-достигается доуравновешиванием моста на двух заданных частотах регулировкой двух параметров плеча сравнения при значениях двух других параметров плеча сравнения, полученных в конце уравновешивания по четырем парметрам, после чего по значениям параметров плеча сравнения вычисляют значения активной и реактивной составляющих комплексной проводимости плеча измерения на первой заданной частоте, а также значение активной составляющей проводимости на второй заданной частоте и проводят повторное уравновешивание моста по четырем параметрам с использованием этих значений для определения значений регулируемых параметров. Способ позволяет проводить измерения параметров по четырехэлементной, а также трех- и двухэлементной схемам замещения. 3 ил.
Заказ 7636/40
Тираж 714
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
- . - - - - - ....М- -..«.M.
Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
Подписное
| Способ измерения параметров четырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока | 1985 |
|
SU1320761A1 |
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
