1
Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к области измерения составляющих комплексных величин переменного тока, и может быть использовано для из1мерени.я обеих составляющих таких величин и их отнощения и для построения из|Мерительных преобразователей этих величин в активные скалярные величины.
Из вестны квазиуравновешенные мосты для измерения одной составляющей комплексной величИНЫ и, их отношения, содержащие источник питания, питаемое им образцовое звено с комплексным коэффициентом передачи, одна из составляющих которого регулируется по сигналу на выходе индикатора равновесия, включенный на выходе объекта измерения усилитель с высоким коэффициентом усиления, ох1ваченный обратной связью, и два измерителя напряжения, вклк ченные на выходах усилителя и регулируемого элемента образцового звена. В таюих мостах после регулировки одной составляющей комплексного коэффициента передачи образцового звена до получения нз-левого сигнала на выходе индикатора равнавеси.я, включенного на выходе усилителя, регулируемая пассивная величина пропорциОНальна отношению составляющих измеряемой комплексной величины, а выходной сигнал усилителя пропорционален одной из составляющих этой величины.
ОднакО в известных устройствах входная величина объекта измерения изменяется в процессе измерения, так как объект измерения подключен к выходу образцового звена с
регулируемым коэффициентом передачи, что исключает режим измерения при неизменной входной величине.
Предлагаемый мост обеспечивает возможность измерения при неизменной входной величине (в режиме неизменного входного напряжения или тока), а кроме того, позволяет без дополнительных регулировок получить еще одну а ктивиую величину, пропорциональную второй составляющей измеряемой комплексной величины. Это обеспечивается за счет того, что вход объекта измерения подключен к источнику питания, а образцовое включено в цепь обратной связи усилителя. Образцовое звено цепи для измерения
емкости проводимости и относительного параметра (tg8, Q или т) емкостного сопротивления содержит два некамплексных образцовых сопротивления и регулируемый делитель напряжения, причем первые концы этих сопротивлений подключены к входу усилителя, второй конец одного из сопротивлений - к выходу усилителя, а вто;рой конец другого - к выходу делителя напряжения, включенного на выход усилителя. Для измерения индуктивности, сопротивления и относительного параметра индуктивного сопротивления первые концы образцовых СО-противлении подключены ко входу дополнительного усилителя с емкостной обратной связью по току, выход которого включен последовательно с первич-ной обмоткой входного трансформатора усилителя сигнала разбаланса. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого моста; на фиг. 2-возможный варпант выполнения моста для измерения емкости проводимости и тангенса угла потерь емкостно-го сопротивления с параллельной схемой замещения; на фиг. 3 - возможный вариант исполнения моста для измерения индуктивности, сопротивления и добротности индуктивного со1П(ротивления при по1след|0вательной схеме замещения. Измерительная цепь содержит генератор 1 (источник напряжения или тока), объект измерения 2 (комплексное сопротивление, проводимость или четырехпсшюсник с комплексным коэффициентом передачи), усилитель 3 с высоким коэффициентом усиления, индикатор равновесия 4 (фазочувствительный или квадратурный), образцовое звено 5. Последнее содержит две параллельные ветви, соответствующие действительной и м«имой частном его комплексного коэффициента передачи. Одна из этих ветвей содержит звено 6 с нерегулируемым коэффициентом передачи, а другая - в Общем случае два последо:вательно включенных звена: звено 7 с нерегулируемым коэффициентом передачи и звено 8 с регулируемъ1м коэффициентом передачи. К выходам усилителя 3 и звена 8 подключаются звенья 9 и 10, которыми могут быть вольтметры переменного напряжения для измерения величин, пропорциональных составляющим объекта измерения, прео|б1разо ватели величин переменного тока в постоянный, например фазочувствительные выпрямители и т. д. После регулировки коэффициента передачи звена 8 до получения пулевого сигнала на выходе индикатора равновесия (после приведения цепи в состояние квазиравновесия регулир01вкой одного параметра) мост обеспечивает получение трех величин: активной величины на выходе усилителя 7, которая пропорциональна ОДНОЙ составляющей измеряемой комплексной величины, активной величины на выходе эвена 8, которая пропорциональна второй составляющей этой величины, и пассивной величины - переменного коэффициента передачи звена 8, который пропорционален отнощению составляющих комплексной величины. На фиг. 2 - возможный вариант выполнения моста для измерения емкости пповодимости и тангенса утла потерь емкостного сопротивления с параллельной схемой замещения. Измеряемое емкостное сопротивление 2 с параметрами С, Rx, питаемое генератором напряжения (йп) /,подключено к входу усилителя 5, в цепь обратной- связи которого включено образцовое звено 5. На выходе усилителя включен индикатор равновесия 4, второй вход которого питается от генератора /. В качестве индикатора равновесия можно использовать синфазный фазочувствительный индикатор или квадратичный фазочувствигельный индикатор, в одной из входных цепей которого включено звено, о-беспечи(вающее сдвиг на 90° (например, интегрирующий усилитель). Образцовое звено 5 состоит из образцового конденсатора 6 (Ci), образцового сопротивления 7 (Ri) и делителя напряжения 8 с регулируемым коэф|фициентом передачи К- Напряжения на выходе усилителя переменното тока (L/i) и на выходе делителя (Uz) измеряются приборами 9 II 10 соответственно. Напряжение Ui при достаточно высоком коэффициенте усилителя 3 определяется выражениеми. (У + y-Ci После регуЛИров1Ки коэффициента передачи К делителя 8 до получения нулевого сигнала на выходе индикатора равновесия 4, т. е. до Ш. 0, й.и, и, кй, й. На фиг. 3 - возможный вариант исполнения моста для измерения индуктивности, сопротивления и добротности индуктивного сопротивления при последовательной схеме замещения. Объект измерения 2 (см. фиг. 3) с параметрами LX, RX питается от генератора тока (In) 1. На вход усилителя 5 с высоким коэффицинтом усиления включен трансформатор 11, на ервичную обмотку которого подается разость падения напряжения на объекте измеения и выходного напряжения дополнителього усилителя 12 с высоким коэффициентом силения, охваченного цепью обратной связи образцовой емкостью 13 (Cz). Узел соедиения образцовых сопротивления (Ri) и емкоти 7 (Ci) подключен к входу этого усилитея 12. Напряжение U при достаточно высоком оэффициенте усиления усилителя 3 опредеяется выражением aLx) foCa г; } ( -I - п :г -г- + С,/(
После регулировки коэффициента передачи делителя 8 д,о .получения нулевого сигнала на выходе (Квадратурного фазочувствительного индикатора 4, опорное напряжение которого совпадает по фазе с током /п, т. е. до получе- 5 ния Ref/1/ 0, имеем к if, /п/шС,/,/, U, KU,,L tl Для того чтобы дополнительно получить еще одну активную величину, пропорциональную отнощению составляющих измеряемой комплексной величины, через часть регулируемого делителя необходимо пропустить из- 20 вестный по величине постоянный ток и измерить падение напряжения на этой части делителя. Эта величина будет пропорциональна /С, а следовательно, искомому отношению составляющих. На основе предлагаемого моста могут быть построены простые преобразователи параметров комплексных величин в активные величины (например, в унифицированные сигналы), уравновещиваемые одним параметром, 30 ювазиуравно1вещенные измерители добротности с дополнительными сигналами, пропорциональными обоим составляющим, и другие приборы. В тех случаях, когда можно отказаться от 35 использования регулируемого делителя и заменить его регулируемым сопротивлением, для измерения LX, R и Q можно использовать более простой мает, в котором, в отличие от моста фиг. 3, отсутствуют дополни- 40 тельный усилитель и делитель, а на выходе усилителя сигнала раз баланса включен трансформатор напряжения, во вторичной обмотке которого включена цепочка, составленная из образцового конденсатора, регулируемого ак- 45 тивного сопротивления и добавочного активного сопротивления достаточно больщой величины. Падение напряжения на образцовом конденсаторе и регулируемом сопротивлении уравновешивает падение напряжения на из- 50 меряемой индуктивности. Точку соединения регулируемого и дополнительного сопротивлений заземляют, а падение напряжения на этих сопротивлениях измеряют приборами 9 и 10.
Предмет изобретения
1. Квазиуравновешенный мост переменного тока для измерения составляющей -комплекс1015 55 ной величины и отношения ее составляющих или оропорциональных им величин, содержащий источник питания, объект измерения, подключенный к его выходу усилитель с высоким коэффициентом усиления, охваченный цепью Обратной связи, образцовое звено с комплексным коэффициентом передачи, индикатор равновесия, выход которого соединен с регулируемым элементом образцо1вого заена, и два измерителя (преобразователя), включенных на выходах усилителя и упомянутого регулируемого элемента, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения при неизменной входной величине объекта измерения и получения дополнительной активной величины, пропорциональной второй составляющей измеряемой комплексной величины, в нем вход объекта измерения подсоединен к источнику питания, а образцовое звено включено в цепь обратной связи усилителя. 2. Квазиуравновещенный мост по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения емкости, проводимости и относительного параметра емкостного сопротивления, в нем образцовое звено выполнено из двух некомплексных образцовых сопротивлений и регулируемого делителя напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя, одни концы упомянутых сопротивлений шодсоединены ко входу усилителя, а другие - к выходу усилителя и к. выходу делителя напряжения соответственно. 3. Квазиуравновешенный мост по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения индуктивности, сопротивления и относительного параметра индуктивного комплексного сопротивления, в нем образцовое звено выполнено из вспомогательного усилителя с высоким коэффициентом усиления и емкостной обратной связью по току, выход которого включен последовательно с первичной об моткой входного трансформатора основного усилителя, подсоединенного к выходу последнего делителя напряжения, и двух некомплексных образцовых сопротивлений, одни концы которых соединены со входом вспомогательного усилителя, а вторые концы с выходом lOCHOBHoro усилителя и с выходом делителя напряжения соответственно.
