АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Советский патент 1969 года по МПК G01R17/10 G01R27/26 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при создании автоматических (как аналоговых, так и цифровых) измерительных приборов для измерения параметров комплексных сопротивлений, таких как L и Q, С и tg6.

Предлагаемое изобретение также может быть использовано и при создании неуравновешенных разбраковочных мостов для разбраковки ио величине и tg6, либо - и Q.

С/ Известны автоматические мосты для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащие генератор, фазочувствительные пуль-органы и измерительную мостовую цепь, уравновешиваемую по одному из параметров операциоппым усилителем, вход которого подключен параллельно одному из плеч моста, а выход - последовательно с сопротивлением этого плеча.

Предложенный мост отличается тем, что в него введен усилитель с большим отрицательным коэффициентом усиления, вход которого включен в измерительную диагональ мостовой цепи, а выход - последовательно с сопротивлением плеча, находяш,егося в одной ветви с операционным усилителем.

На фиг. 1 представлена блок-схема одного из вариантов предлагаемого моста, предназначенного для измерения С и tg6 конденсаторов с последовательной схемой замеш;ения

потерь, где / - измеряемый импеданс Z емкостью Cj.li сопротивлением потерь г.; 2 - образцовая емкость без потерь Со; 3 и. 4 - импедансы плеч отношения Zs и Z. Эти импедансы могут иметь любой характер (в том

числе могут быть и с тесной индуктивной связью), но обязательно с одинаковым фазовым углом; 5 - вспомогательный усилитель с большим отрицательным коэффициентом усиления, 6 - операционный дифференцируюш,ий

усилитель, состоящий из катодного или эмиттерного повторителя 7, усилителя 8 с большим отрицательным коэффициентом усилителя, конденсатора 9 переменной емкости (Сд), с помощью которого осуществляется балансировка tg6, и сопротивления 10 обратной связи (-Rio); fi - усилитель разбаланса, 12 и 13 - фазочувствительные детекторы, вырабатывающие сигнал, зависящий от разбаланса по tg6 и С соответственно; 14 и 15 - системы

автоматической балансировки моста по tg6 и С соответственно, 16 - генератор, а, Ь, с, d, е, /-узлы мостовой схемы.

ста обозначены соответствующими индексами этих элементов.

Благодаря тому, что уснлнтель 5 через элементы цени охвачен глубокой отрицательной обратной связью, потенциал точки с црактически равен нотенциалу земли при любых отношениях нмпедансов плеч (он тем ближе к потенциалу земли, чем больше коэффициент усиления усилителя 5). Таким образом, точки с и о на топографической диаграмме совпадают практически прн любом значении измеряемой величины. Так как дифференцирующий усилитель сдвигает выходное напряжение на -90° по отношению к входному, вектор ое перпендикулярен вектору оЬ. Векторы ad и еЬ параллельны, поскольку фазовые углы импедансов 7з и Z равны и через них протекает один и тот же ток.

Мост по емкости балансируется изменением величины Zg. При этом вектор еЬ остается неизменным (так как положение точек с н о определяется соотношением измеряемого и образцового импеданса, которое в процессе балансировки моста остается неизменным), а вектор ad меняется по своей величине, т. е. точка d скользит вдоль прямой ad.

Балансировка моста по tg6 осуществляется изменением коэффициента нередачи операционного усилителя (изменением Сд), причем коэффициент нередачи усилителя определяется формулой U) RioCg.

При балансировке по tg6 изменяется величина вектора се, и точка d движется вдоль прямой dd, перпендикулярной вектору оЬ. Мост сбалансирован тогда, когда на выходе вспомогательного усилителя 5 нанряжение равно О, т. е. точка d совпадает с точкой с, а вектор ad - с вектором ас. При этом получаем следующие выражения баланса моста

Г С

х - -О

3

,ое/- п

tg 3 - Ш Сд .

оо

Так как при балансировке но tg б точка d скользит вдоль линии, перпендикулярной вектору оЬ, то проекция вектора do (U) на вектор оЬ будет определяться лишь разбалансом по емкости. В то же время, так как при балансировке по емкости точка d скользит вдоль прямой ad, а при балансе по igd вектор ad (а следовательно н вектор do) совпадает по направлению с вектором ао, проекция вектора do на направление, перпендикулярное вектору ас, будет определять знак разбаланса по tg6 независимо от расстройки моста по емкости.

Таким образом, в предлагаемом мосте фазочувствительный детектор 12 вырабатывает нанряжение, знак которого зависит лишь от расстройки моста по tg б, а фазочувствительный

детектор 13 - напряжение, знак которого зависит лишь от разбаланса моста по емкости. Величина напряжения на выходе фазочувствительного детектора 13 пропорциональна относительной расстройке моста по емкости независимо от величины tg6.

Предлагаемое устройство обеспечивает раздельный отсчет и раздельное уравновешивание по С и tg6 (либо L и Q) практически прн любых значениях tg6 (либо Q), причем в момент равновесия напряжение на входе усилителя разбаланса равно О, и поэтому к стабильности коэффициента усиления такого усилителя никаких требований не предъявляется.

Предмет изобретения

Автоматический мост для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащий генератор, фазочувствительные нуль-органы и измерительную цепь, уравновешиваемую по одному из параметров операционным усилителем, вход которого подключен параллельно одному из плеч моста, а выход - последовательно с сопротивлением этого плеча,

отличающийся тем, что, с целью устранения взаимосвязи контуров уравновешивания, в него введен усилитель с большим отрицательным коэффициентом усиления, вход которого включен Б измерительную диагональ мостовой

цепи, а выход - последовательно с сопротивлением плеча, находящегося в одной ветви с операционным усилителем.