1
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено для измерения параметров конденсаторов, индуктивностей и резисторов на переменном токе, а при применении соответствующих датчиков и для измерения неэлектрических величин (температуры, давления и т. п.).
Известны мосты для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащие генератор тока с заземленной точкой, детектор состояния равновесия, операционный усилитель, образцовые меры и трансформатор.
Однако известные мосты отличаются низкой точностью и чувствительностью.
Для повыщения точности измерения и чувствительности в предлагаемом устройстве первпчпая обмотка трансформатора включена между входом операционного усилителя и общей точкой соединения генератора тока и измеряемого комплексного сопротивления, а вторичная обмотка включена между выходом усилителя и заземленной точкой.
На чертеже приведена схема предлагаемого моста.
Мост состоит из генератора тока 1 с заземлепной точкой, детектора состояния равновесия 2 и двух, включенный между ними, параллельно соединенных электрических ветвей. Одна из нпх состоит из измеряемого, комплексного сопротивления 3, операционного усилителя 4 с образцовым элементом 5 в -цепи отрицательной обратной связи, включенным между входом и выходом этого усилителя 4, и регулировочных элементов 6 и 7, включенных между выходом усилителя и детектором состояния равновесия 2. Другая ветвь состоит из образцовой меры 8, операционного усилителя 9 и трансформатора 10. Образцовая мера 8 включена между выходом операционного усилителя 9 этой ветви и входом детектора состояния равновесия 2, а трансформатор 10 включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя 9. Первичная обмотка его включена между выходом усилителя с низким входным сопротивлением и общей точкой соединения генератора тока и измеряемого комплексного сопротивления, а вторичная обмотка - между выходом усилителя и заземленной точкой.
Работа моста основана на сравнении токов через измеряемое комплексное сопротивление и образцовую меру, расположенные в разных ветвях моста. Добиваясь равенства токов на выходе ветвей, производят отсчет измеренного результата по величине эквивалентной проводимости регулировочных элементов. Так, если измеряемое комплексное сопротивление равно х , образцовый элемент и образцовая мера выбраны активными и их сопротивления соответственно равны Гэ и Го, проводимости регулировочных элементов равны gp и /г/р, а отношение витков первичной обмотки трансформатора ко вторичной -1-, то уравнение а баланса моста будет: Гх + ,- г, (g-p + /г/р). Меняя местами регулировочные элементы и образцовую меру, получаем схему моста для измерения параллельных компонент измеряемого комплексного сопротивления. Так, если полная проводимость измеряемого комплексного сопротивления равна: (), х то уравнение баланса моста будет: r + + /Vp). Точность передачи напряжения от измеряемого комплексного сопротивления к образцовой мере определяется точностью отношения витков трансформатора и величиной коэффициента усиления усилителя. Если еше учесть, что на входе усилителя действует шумовой ток /ш и считать трансформатор идеальным, то для усилителя, охваченного последовательной отрицательной обратной связью по напряжению, значение выходного напряжения можно определить из формулы:Гг/ - /вых-1 УВНХ -Д. «« (u t/™x 1+-. с «1 В этих формулах К - коэффициент передачи усилителя от входа к выходу, выраженный в омах. Из формул видно, что при достаточно большом коэффициенте усиления усилителя погрешность передачи напряжения с измеряемого комплексного сопротивления на выход усилителя можно сделать пренебрежимо малой. Достоинством схемы является и то, что при изменении коэффициента трансформации отношение напрял ения сигнала к напряжению шума на выходе усилителя остается неизменным, что позволяет при изменении пределов измерения изменением коэффициента трансформации получить одинаковую чувствительность на различных пределах измерения. Погрешность передачи напряжения, определяемая как , также остается неизменК HI ной, так как при переключении пределов измерения величина -, остается постоянной. Возможно также применение усилителя напряжения с большим выходным сопротивлением, но в этом случае погрешность передачи напряжения с измеряемого комплексного сопротивления на выход усилителя не остается постоянной и для получения ее постоянства необходимо синхронно с изменением коэффициента трансформации менять коэффициент усиления усилителя. Таким образом, выгодней применять в качестве операционного усилителя усилитель с низким значением входного сопротивления. Предмет изобретения Мост для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащий генератор тока с заземленной точкой, детектор состояния равновесия и две, включенные между ними, параллельно соединенные электрические ветви, одна из которых состоит из измеряемого комплексного сопротивления, преобразователя тока, например операционного усилителя, с образцовым элементом и регулировочных элементов, а вторая - из образцовой меры, операционного усилителя и трансформатора с обмотками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и чувствительности, в нем первичная обмотка трансформатора включена между входом операционного усилителя и общей точкой соединения генератора тока и измеряемого комплексного сопротивления, а вторичная обмотка включена между выходом усилителя и заземленной точкой.
