ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С РАЗДЕЛЬНЫМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ Советский патент 1971 года по МПК G01R13/02 G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а точнее к той ее области, которая занимается устройствами для измерения параметров комплексных сопротивлений, в частности мостами.

Известен цифровой мост неремеиного тока с раздельным уравновешиванием, содержащий мостовую измерительную цепь, генератор, делитель напряжения, подключенный через фазосдвигающую цепь к генератору и образующий искусственную потенциальную точку, два новторителя напряжения, входы которых через ключевую схему подсоединены к вершинам измерительной диагонали мостовой цепи и к искусственной потенциальной точке, суммо-разностную схему со входа.ми, нодключенными к выходам новторителей, схему совпадения, входы которой иодсоединены к вы.ходам сум МО-разностной схемы, нервый - через усилитель-ограничитель и дополнительную фазосдвигающую цень, а второй - через усилитель-ограничитель, блок уравновешивания но тангенсу угла потерь или добротности, подсоединенный к выходу схемы совпадения, амплитудно-дифференциальный детектор, входы которого подсоел;инены к выходам ключевой схемы, блок уравновешивания но емкостн или индуктивности, подключенный к выходу амнлитудно-дифференциального детектора, и два цифровых индикатора, имеет следуюпи1е недостатки.

Однако в этом мосте нестабильность напряжепия мостовой цени влняет на точность измерения реактивно составляющей комилексного сопротивления, обусловленной необходнмостью применения в амплитудно-дифференциальном детекторе сглаживающего фильтра одного из выпрямленных сравниваемых нанряжений, и, кроме того, мост сложен нз-за нрименения разнотипных трактов формирования регулирующих воздействий для уравновешиваиия его по обоим нараметрам.

В нредлагаемом цифровом мосте сигнальный вход ключевой схемы подсоединен к выходу схемы совпадения, а выход --- ко входу

блока управления уравновепшванием по обоим нара.метрам, ко второму входу схемы совпадения подсоединен сигнал1 ный вход вгорой ключево схемы, управляющий вход кото)ой соединен с одним из выходов блока управления, а выход - через диффереицируюнхую ценочку и схему задержки с уиравляюнхим входом первой ключевой схемы.

Такое вынолнение нозволяет упростить конструкцию моста и повысить точность нзмерения реактивной сосгавляющей комплексного сонротивлепия.

Па чергеже представлена блок-схема онисываемого моста, где 1 - мостовая измерительная цепь (для нримера взята мостовая R - нереверсивный делитель из активных сопротивлений, служащий для уравновешивания 110 С (L), / з---иостояниое соиротивление, равное (со/.,..). С.; - образцовая емкость, R. -- нереверсивный делитель из активных сопроп1Влен1И1, ,ий для урав1ювешиван 1я моста но tg6 (Q); 2 - генерачор, нитающи мостовую схему синусоидальным наирял ением (;„(,; 3 - фазосдвигающая ценочка для нолучения нанряжения, сдвинутого на 90° относите.тьно нанряжения нитания моста; 4 - делитель 1аиря кения для иолучения искусственной нотенциальной точки (О); 5, 6 - катодные новторители, 7 - сумморазностиая схема, осуществляющая векторное суммирование и вычитание входных напряжений; 8 - :1оиолиительиая фазосдвигающая цеиь, служащая для сдвига векгорной суммы нанряжений на угол (-90°±бср), где 6(р - фазовая иогрешНОСТ1) от неидентичности фазовых характеристик каналов суммо-разностной схемы; 9, 10- уснлители-ограничители; 11, 12 - ключевые схемы; 13 - схема задержки; 14 - схема совнадения; 15 -- дифференнирующая ценочка; it) - блок уиравлеиия; 17 - цифровой индикатор емкости нидуктивиости; 18 - нифровоГ индикатор таигенса угла иотерь или добротности. В ис.чодном состоянии ключевые схемы //, 12 открыты. Работа .моста начииается с его уравновешива1 ия но с.мкости (индуктивности) нуте.м изменения амнлитуды ианряжения Оос с НОМОН1ЫО делителя R до момента, когда амнл1ггуды нанряженнй (Joe н U,j будут занны между собой. Нан)яжения Но,- и Uo,i через катодные иовторители 5, 6 иодаются на сум.мо-разностнукз схему 7, с нервоговыхода которой снимается векторная сумма, а со втоpoio - - векториая разность этих наиряжеиий. Эти наиряжения будут сдвинуты между собой но фазе (графически векторы fVor-f-fvod и L-,,|. - Uo:i являются диагоналями нараллелог)амма, нос1)оен11ого на векторах нанряжений Uoi- и Uoii. При равенстве амилитуд иан)я;кений Uo,- и Uod образуется ромб, а его диагонали не|)есекаются иод углом 90°. Векторная сумма Oor -t/otj ностунас через фазоцень 8 и усилитель-ограничитель сдвигающую схемы совнадення 14. Век9 на иервый вход нанряжений одновременно ториая разность уснлитель-ограиичител 10 ностуиает через на ато)ой 15ход схемы совиадеиия 14 и иа сигнал1Н1ый вход ключевой cxe;vibi 12. При дискретных из.менениях делителя R, сохраняющих недоуравновешиваиие моста но емкости (индуктивности), т. е. ко1да L/oc, Uod, угол между векторами нанряжений Uoi-. и ,1 острый, и сдвинутый на угол (- ) вектор и вектор Loc-U d на входе схемы совнадения 14 находятся между собой не нолностью в нротивофазе (угол между 180°). Поэтому на выходе схемы совпадения 14 будет сигнал, который через ключевую схему 12 ностунает на блок унравлен1-;я 16, нронзводящий блокировку иодключаел;огс1 сопротивления R2. При не)еуравновен1ИБании моста но емкости (индуктщзиости), т. е. ко1-да амнли1Л;1а Сос .мсиыне амн.читуды Uod, у|ол ме/кду векторами ианряжеиий и 6ос - - boj т ной. В этом случае вектор Оос--о ; будет онережать с.твииутый вектор на угол более 180. При этом на выходе схемы совладении 14 возникнет сигиа;, который мс)жет вызва1ь ложное срабатывание (блокирование вкл оченио1о сонротивлеиня R). С нелью yciранения этого сигнала выход схемы совнадения заиирается следующи.м образо.м. Вектор L/oc-Uod с уси.11ггеля-ограннчи1еля W через к.иочевую схему // ностуиает на днфференн .рующую ценочку 15, иередни.м фронтом импульса которой запускается схе.ма задержкн (Жлтущнй мультивибратор) 13. 11ос,1сдияя закрывает своим выходным сигнало.м ключевукз схему 15 но унравлякзще.му входу иа в)емя .lT, где Т - период нанряжения генератора 2 H.vniy.ibcoB. В резу.тьтате ложный вьгчодиой сигнал со схемы совнадеиия 14 при иереуравновещиваиии пе ироходит на блок унравлсния и носледний производит щуитированне иодключаемого сопротивления , г. е. сигнал на входе блока уиравления 16 однозначно онределяет результат воздейсгв.11я на мостовую измернтельную uerib нри каждом такте урав; Овещива1Н1я. После уравновещиваиия 1ю емкости (иидукТИ1Я10СТИ) блок унравления 16 закр1)1вает доиолинтельиую ключевую схему 1 ио уи)авляюн ему входу на время уравновешивания моста ио таигенсу угла нотерь (добротности) для новышения мощности выходного сигт1ала со схемы совнадения 14. Этот же блок унравлеиня нроизводит изменеиие сопротивления Rf, нри уравновешивании ио тангенсу угла нотерь (добротности). Пс.тн из.1енение сопротивления вызывает недоуравиовешиваиие, то сдвинутый вектор U.Uoj и Lo,.- Uod иаходятся в нротивофазе. Па выходе схемы совнадення 14 сигнала нет, и блок управления /6 нроизводит блокировку подключаемого сонротивления R.-,. При нереуравновешиваиии ио тангенсу угла нотерь (добротности) сдвинутый вектор Uo,--Uod и вектор t/or - Uad будут синфазны н на вьгходе схе.мы совнадення будет сигнал, ко1ч)рый иостунает на блок унравления 16. Последний ироизво.т1;т 1нунтироваиие иодключаемого сонротивлеиня в делителе /.i. Таким образом, из всех измеиеииГ /.| блоки Пются лин1ь те, 1.о И ))ые вьгзываю отставание но фазе ианряже1Н1я Uud опюсительио нанря/1.;ен11я U,-. Taiv мост ураг,повеи1ивас1ся но обоим нapaмeтpa ;, которые огсчитываются ио цифровыл индикаторам 17 и 18.

Г1редмет изобретения

Цифровой мост переменного тока с раздельным уравновешипанием, содержащий мостовую измерительную цеиь, генератор, делитель наиряжения, подключенный через фазосдвигающую ueuii к генератору и образующий искусственную нотеициальную точку, два новторителя наиряжения, входы которых нодсоедииены к BepuniiiaM измерительной диагонали мостовой цеии и к искусственной иотенциальной точке, суммо-разиостную схему со входами, подключенными к выходам новторителей, схему совнадения, входы которой нодсоединены к выходам суммо-разностной схемы, иервый - через усилитель-ограничитель и дополнительную фазосдвигающую цепь, а второй - через усилитель-ограничитель, блоь; управления, два цифровых иидикатора и к. .ючевую схему, отличающийся тем, что, с це. его упрощения и повышения точности измерения реактивной составляющей комплексно14) соиротивления, в нем сигнальный вход ключевой схемы подсоединен к схемы совпадеиия, а выход - ко входу блока управления, ко второму входу схемы совпадеиия нодсоединеп сигнальный вход второй ключевой схемы, управляющий вход которой соедииен с одним из выходов блока управления, а выход - через диффереицирующую цепь и схему задержки с управляющим входом первой ключевой схемы.

/7

fS

43 пЗ