ПОЛУУРАВНОВЕШЕННЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Советский патент 1968 года по МПК G01R17/14 G01R17/02 

Известные полууравновешенные мосты переменного тока для измерения составляющих комплексных сопротивлений содержат источник питания, четырехплечую измерительную мостовую цепь, состояи;ую из двух однородных плеч отношения, исследуемого комплексного сопротивления и переменного эталонного элемента, систему автоматического уравновешивания реактивной составляюш,ей и индикатор активной составляющей. Отсчет измеряемых параметров производится в момент квазиравновесия.

Основным недостатком этих мостов является то, что погрешность измерения реакт1И®ной составляющей пропорциональна квадрату тан енса угла тогерь исследуемого соироти-влення. Это делает невозможным применение таких схем для измерения комплексных сопротивлений с большими потерями (с тангенсом угла потерь больше 0,1).

Предложенный мост не имеет указанных недостатков и отличается от известных тем, что в мостовой измерительной цепи последовательно с исследуемым комплексным сопротивлением и смежным с ним плечо.м отношения включен модулятор, который периодически, с частотой значительно меньшей частоты питания мостовой цепи, изменяет амплитуду напряжения на плече отношения.

Такое построение моста позволяет расширить диапазон измерения тангенса угла потерь за счет того, что мост приводится в состояние полуравновесия по реактивной составляющей независимо от величины угла потерь исследуемого сопротивления. Кроме того, увеличивается точность измерения реактивной составляющей за счет исключения частотной погрещности, обусловленной фазовыми сдвигами в тракте усиления.

Принципиальная схема моста представлена на чертеи е.

Напряжение рабочей частоты с выхода генератора / подается на обмотку 2 трансформатора 3, вторичные обмотки траНсфор-матара 4 и 5 являются индуктивно связанными плечами отношения моста. Двумя другими плечами мостовой цепи являются исследуемое комплексное сопротивление 6, paiBHOe Zj

Tj. - / и переменный эталонный коншСх

денсатор 7 с емкостью Со, вершины моста образованы точками 8, 9, 10, 11. Амплитудная модуляция напряжения в плече отношения 4, включеннол смежно -с плечом исследуемого сопротивления, осуществляется, например, контактом 12 модулятора 13. Частота работы модулятора Q выбирается много меньше рабочей частоты мостовой цепи.

Моду.тированное по амплитуде напряжение неравновесия с выхода мостовой цепи подается через последовательно включенные первый усилитель 14 несущей частоты, углубитель модуляции 15, второй усилитель несущей частоты 16, на амплитудный детектор 17, который выделяет огибающую выходного напряжения. С выхода амплитудного детектора огибающая частоты Q через усилитель 18 подается на квадратурный детектор 19, в качестве которого может быть использован реверсивный двигатель, вращающий через редуктор конденсатор 7. Опорное напряжение квадратурного детектора берется от генератора 20.

При прямоугольной модуляции напряжения в плече отнощения 4 посредством ключевого модулятора 13 в мосте могут возникнуть дополнительные погрешности, обусловленные помехами, возникающими в измерительной цепи в моменты коммутации, чтобы исключить эти погрешности применяется сопротивление 21, которое подключается между вершиной 8 мостовой цепи и комплексным сопротивлением 6.

Измерение параметров, например емкости Cjf и тангенса угла потерь ) производится последовательно. Сначала посредством автоматического регулирования переменного образцового конденсатора 7 мостовая измерительная цепь -приводится в состояние полуравновесия, которое характеризуется равенством

С -С ,

где Wi - число витков обмотки 5, Wz - число витков обмотки 4.

При этом огибающая выходного напряжения мостовой цепи t/вых отсутствует.

После того, как мост уравновешен по емкости контакт переключателя 22 перебрасывается из положения 23 в положение 24 и посредством прибора 25, подключенного через усилитель 14 к выходу мостовой цепи, производится измерение модуля напряжения f/вых- Модуль этого напряжения однозначно связан с тангенсом угла потерь исследуемого комплексного сопротивления:

tgs

| в«х1-И

где и - напряжение между точками 9 и Ю. Принцип действия моста останется тем же и в том случае, если коммутатор будет включен с другой стороны плеча отношения. Последнее в некотором смысле является даже более предпочтительным, так как позволяет выполнить модулятор на бесконтактных элементах, например, полупроводниковых триодах.

В данном устройстве можно привести в состояние полуравновесия по одной из составляющих комплексных сопротивлений любую четырехллечую мостовую цепь с однородаными плечами отношения. При этом исследуемое комплексное сопротивление должно представляться последовательной схемой замещения.

Предмет изобретения

Полууравновешенный мост переменного тока для измерения составляющих комплексных сопротивлений, например, емкости и тангенса угла потерь, содержащий источник питания, четьгрехплечую мостовую измер-ителыную цепь, состоящую из двух однородных плеч отношения модулятора, исследуемого сопротивления и переменного образцового элемента, систему автоматического уравновешивания но одной из составляющих и индикатор другой составляющей, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона измерения по тангенсу угла потерь, в нем последовательно с исследуемым комплексным сопротивлением и смежным с ним плечом отнощения включен модулятор, периодически изменяющий амплитуду напряжения на упомянутом плече отношения.