Трансформаторный мост для измерения малых сопротивлений Советский патент 1990 года по МПК G01R17/12 

Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для измерения параметров малых комплексных сопротивлений в цепях пере- менного тока.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения погрешности, возникающей в ветви образцового сопротивления при . сохранении линейной зависимости, и уменьшение трудозатрат за счет замены набора образцовых мер сопротивления одним образцовым резистором.

На фиг. 1 представлена структурная схема трансформаторного моста для измерения малых сопротивлений; на фиг. 2 - структурная схема регулируемого делителя напряжения.

Трансформаторный мост (фиг. 1) содержит источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 (w1) и вторичными первой обмоткой 4 (w2) и второй обмоткой 5 (w3), согласующий трансформатор 6 с первич- ной обмоткой 7 (w5) и вторичной обмоткой 8 (w4), регулируемый делитель 9 напряжения, усилитель 10 тока, образцовую меру 11 (R0), измеряемый объект 12 (Rp с первым зажимом 13 и вторым зажимом 14, индуктивный компаратор 15 токов с первой входной обмоткой 16 (w6), второй входной обмоткой 17 (w7) и выходной обмоткой 18 (w8), указатель 19 равновесия. При этом начало обмотки 4 соединено с первым зажимом 13 меряемого объекта 12, второй зажим 14 соединен с началом первой входной обмотки 16 индуктивного компаратора 15 токов, конец которой соединен с общей шиной, концы обмотки 5 и второй входной обмотки 17 индуктивного компаратора 15 токов соединены с общей шиной, образцовая мера 11 подключена между началом об- мотки 5 и началом обмотки 17, усилитель 10 тока выходом соединен с зажимом 13, а второй вход соединен с зажимом 14, указатель 19 равновесия соединен с выходной обмоткой 18 индук- тивного компаратора 15, один конец которой и один вывод указателя 19 равновесия соединены с общей шиной, вход делителя 9 напряжения подключен к началу обмотки 5, а выход соединен с началом обмотки 7 согласующего транс- фррматора 6, конец которой соединен с общей шиной, конец обмотки 4 подключен к началу вторичной обмотки 8

г

5

0 5 0 XQ.с сп 5

согласующего трансформатора, конец которой соединен с первым входом усилителя тока.

Трансформаторный мост работает следующим образом.

Индуктивный компаратор 15 токов дает нулевое напряжение на выходе в том случае, если выполняется условие

1„. w6 id-w7.(1)

Образцовый ток I Jk

V

(2)

где U3 - напряжение на обмотке 5.

Усилитель 10 тока поддерживает на первом 13 и втором 14 зажимах измеряемого объекта 12 напряжение, равное потенциалу, который поступает на его первый вход. Этот потенциал складывается из напряжений 11 г на обмотке 4 и U4 на обмотке 8. Напряжение иг неизменно по величине, a U изменяется в соответствии с коэффициентом деления регулируемого делителя 9 напряжения. При этом обмотки 4 и 8- включены последовательно между выходом и первым входом усилителя 10 тока, следовательно, по обмотке 8 согласующего трансформатора 6 протекает только входной ток усилителя 10 тока, который пренебрежимо мал (1СГ8 А), поэтому можно считать, что согласующий трансформатор- работает на холостом ходу. Это значит, что на его коэффициент трансформации не оказывают влияния паразитные межвитковые проводимости и собственное сопротивление обмоток. Можно записать выражение для измерительного тока

1 -иа+и4 1 кГ

(з)

Напряжение U4 можно записать в ледующем виде:

U Ш- N-,(4)

43 W5

де N - коэффициент деления регулируемого делителя 9 напряжения, который изменяется от О до 1 (фиг. 2). Отсюда

w4 U,-ни,- -W3

R)

(5)

Подставляя (5) и (2) в (1) получают

(Ua+u,.N|).

RK Отсюда находят выражение .меряемого сопротивления

w4v w5;

(7)

измерения сопротивления

Rx мин устанавливается при

R

Ra.

К мин uvw7

(8)

Из выражения (8) видно, что начало диапазона может выбираться с помощью комбинаций числа витков обмо7 ток 16 (w6) и 17 (w7), напряжений U2 и U и величины RO, что дает широкие возможности их вариации. Конец диапазона измерения сопротивлений RX макс устанавливается при

RrfWo-d +U,

w4v ы5}

макс

Uy w/

(9)

R

где

К3

- w5

N К,

ч-

(10)

Из выражения (9) видно, что ширин диапазона измерения сопротивления Rx можно выбирать путем изменения отноw5

шения -т согласующего трансформатора 6.

i

При заданных значениях R0,Ua,U5, w4-w7 выражение (7) может быть представлено в виде N К, +К4

кЛ

w6-U

о

.

Из выражения (10) видно, что сопротивление Rx измеряемого объекта 12 связано линейной зависимостью с коэффициентом деления N.

i

Таким образом, предлагаемый мост по сравнению с известным позволяет увеличить точность измерения не менее чем в три раза, устанавливать диапазон измеряемых сопротивлений путем изменения отношения числа витков вспомогательного трансформатора, уменьшить трудозатраты за счет заме0

5

0

5

0

5

0

5

0

ны набора образцовых мер сопротивления одним образцовым резистором.

Формула изобретения

Трансформаторный мост для измерения малых сопротивлений, содержащий источник питания, трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками, начало первой вторичной обмотки которого соединено с первым зажимом для подключения измеряемого объекта, второй зажим для подключения измеряемого объекта соединен с началом первой входной обмотки индуктивного компаратора токов, конец которой соединен с общей шиной, концы второй вторичной обмотки трансформатора напря- - жения и второй входной обмотки индуктивного компаратора токов соединены с общей шиной, образцовую меру, подключенную между началом второй вторичной обмотки трансформатора напряжения и началом второй входной обмотки индуктивного компаратора токов, усилитель тока, выход которого соединен с первым зажимом для подключения измеряемого объекта, а первый вход соединен с вторым зажимом для подключения измеряемого объекта, указатель равновесия, соединенный с выходной обмоткой индуктивного компаратора токов, один конец которой и один вывод указателя равновесия соединены с общей шиной, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудозатрат, в него введены регулируемый делитель напряжения и согласующий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем вход делителя напряжения подключен к началу второй вторичной обмотки трансформатора напряжения, а выход соединен с началом первичной обмотки согласующего трансформатора, конец которой соединен с общей шиной, конец первой вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен к началу вторичной обмотки согласующего трансформатора, конец которой соединен с вторым входом усилителя Тока.

Фиг-2

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров малых комплексных сопротивлений в целях переменного тока. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения погрешности, возникающей в ветви образцового сопротивления при сохранении линейной зависимости, и уменьшение трудозатрат путем замены набора образцовых мер сопротивления одним образцовым резистором. Цель достигается в результате введения регулируемого делителя 9 напряжения и согласующего трансформатора 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками. При этом вход делителя 9 напряжения подключен к началу обмотки 5, а выход соединен с началом обмотки 7 согласующего трансформатора, конец которой соединен с общей шиной. Конец обмотки 4 подключен к началу вторичной обмотки 8 согласующего трансформатора, конец которой соединен с первым входом усилителя тока. Введение новых узлов и связей позволяет устранить погрешность в ветви образцового сопротивления и повысить точность измерения в три раза. При сохранении линейности зависимости величины измеряемого параметра от результата измерения данное решение позволяет уменьшить также трудозатраты. 2 ил.