Трансформаторный мост для измерения взаимной индуктивности Советский патент 1990 года по МПК G01R17/12 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к высокоточным устройствам для измерения взаим- ной индуктивности.

Цель изобретения - повышение точности и .увеличение быстродействия измерения за счет снижения методических погрешностей и исключения коммутирующих элементов.

На чертеже представлена функциональная схема трансформаторного моста для измерения взаимной индуктивности.

Предлагаемый трансформаторный мост содержит источник 1 тока, катушку 2 взаимной индуктивности, вторичная обмотка которой через последовательно соединенные повторитель 3 напряжения (ПН) и меру 4 индуктивности подключена к нерегулируемой обмотке 5 компаратора 6 токов (КТ).

Регулируемая обмотка 7 компаратора 6 токов через первичную обмотку катушки 2 подключена к источнику тока, нерегулируемая обмотка 8 (КТ)

Соединена с детектором 9 равновесия (ДРУ.

, Устройство работает следующим образом.

Известны выражения, связывающие Напряжения и токи в первичной и вторичной обмотках катушки взаимной индуктивности:

U,

1,2, + 1г

joM;

U г lowM + I2Z2S

пде 1 - взаимная индуктивность ка 1 тушки}

OJ - угловая частота колебаний

источника тока; И. и Z2 - полные импедансы первичной

и вторичной обмоток катушки 2о взаимной индуктивности. Предположим, что.1-2 0, тогда

U 2 I,juM.

i

В результате прохождения тока че- |ез первичную обмотку катушки взаим- |ой индуктивности в ее вторичной об- отке возникает напряжение

«4 I,JCJM,

гйе I, - ток источника тока.

Это напряжение подается на ПН, имеющий коэффициент передачи, равный ,- единице, и большое входное сопротивление (поэтому ток во вторичной цепи к.атушки 2 не протекает) .

Выходное напряжение ПН преобразует- сй в ток при помощи меры индуктивноети L0:

т е -Н JwL0

45

где L0 R,R2C; R,,R - меры электрического сопротивления i

С - мера электрической емкости, представляющая эквивалентную образцовую индуктивность. 50

Ток I, создает в сердечнике компаратора- токов магнитный поток, который компенсируется другим магнитным потоком, образуемым в результате про-55 хождения тока I через первичную обмотку катушки взаимной индуктивности и регулируемую обмотку m7 KT.

Из условия равновесия (I,

следует, что

D,

М

ти 0 шТ

где т и т2 - количество витков обмоток 5 и 7 соответствен- но.

Таким образом, преимуществом данного трансформаторного моста по сравнению с прототипом является то, что величина погрешности измерения взаимной индуктивности () определяется методической погрешностью входного сопротивления ПН (пнвх), погрешностью плечевых отношений компаратора токов (к) и погрешностью меры индуктивности (с/).

Однако погрешностью плечевых отношений компаратора токов (с) из-за ее малости можно пренебречь..

Конечное входное сопротивление повторителя напряжения приводит к возникновению погрешности, которая описывается следующим выражением:

л IZil wL гтц- S п

R

R.

явхЛв

Для большинства катушек взаимной индуктивности без сердечника индуктивность вторичной обмотки составляет не более 10 мН, в то же время при рабочей частоте 1 кГц не составляет труда создать ПН с входным сопротивлением RB 10 мОм. Тогда

Л„ 6-10

t

Таким образом, погрешность измерения взаимной индуктивности в трансформаторном мосте определяется только эквивалентной образцовой индуктивностью, которая представлена мерами R,, R и С. Эти меры постоянны и могут быть высокого класса точности (0,01%). Погрешность, обусловленная L0,равна 0,03%. Отсюда точность измерения предлагаемого моста по сравнению с прототипом выше в 10 раз.

В данном устройстве для измерения взаимной индуктивности необходимо одно уравновешивание. Следовательно по сравнению с прототипом быстродействие увеличивается в 2 раза.

Формула изобретения

1. Трансформаторный мост для измерения взаимной индуктивности, содер5155

жашин источник тока, четыре клеммы для подключения катушки взаимной индуктивности, первая из которых соединена с общей шиной, детектор равновег сия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены повторитель напряжения, компаратор токов с двумя нерегулируемыми и одной регулируемой обмотками, мера индуктивности, первый вывод которой через повторитель напряжения соединен с второй клеммой для подключения катушки взаимной индуктивности, второй вывод меры индуктивности соединен с первым выводом первой нерегулируемой обмотки компаратора токов, выводы второй нерегулируемой обмотки ко

5

торого соединены с соответствующими входами детектора равновесия, при этом первый вывод регулируемой обмотки соединен с третьей клеммой для подключения катушки взаимной индуктивности, первый вывод источника тока соединен с четвертой клеммой для подключения катушки взаимной индуктивности, а второй вывод ичточника тока, вторые выводы первой нерегулируемой и регулируемой обмоток, один из выводов детектора равновесия соединены с общей шиной.

2. Трансформаторный мост по п.1, отличающийся тем, что мера индуктивности выполнена в виде. последовательно соединенных интегратора и образцового резистора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения взаимной индуктивности. Цель изобретения - повышение точности и увеличение быстродействия измерения за счет снижения коммутирующих элементов - достигается путем введения повторителя напряжения, вход которого подключен ко второй обмотке катушки взаимной индуктивности, компаратора токов с двумя нерегулируемыми и одной регулируемой обмотками, меры индуктивности, выполненной, например, в виде последовательно соединенных интегратора и образцового резистора, один вывод которой подключен к выходу повторителя напряжения, а второй вывод - к первичной нерегулируемой обмотке компаратора токов, регулируемая обмотка компаратора токов подключена к одному из выводов первичной обмотки катушки взаимной индуктивности, второй вывод которой подключен к выходу генератора тока, вторая нерегулируемая обмотка компаратора токов подключена к детектору равновесия. Предложенное техническое решение позволяет упростить устройство, повысить в десять раз точность измерения предлагаемого моста и быстродействие в два раза. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

JL L.