Автотрансформаторный мост Советский патент 1975 года по МПК G01R17/12 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и быть исиользоваио в приборах, предназначенных для измерения параметров комплексных сопроти1влений (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности) .

Известны автотранофор.маторные мосты для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащие генератор, образцовое и измеряемое сопротивления, автотрансформаторные нлечи отношения с операционнькм уеилителем, использующие операциоп гый усилитель для уравиовешиваяия по квадратурпому параметру.

Эти мосты весьма иерсиективы для построения приборов, измеряющих параметры комплексных соиротивлений в широком диапазоне величин. Характерной осо:бенностью этих мостов является необходимость использования в качестве образцового элемента импендаНса того же характера, что н измеряе.мый. Эта о-собенность во -многих случаях ограничивает точность из1мерения, поскольку воз.можности создания образцового импенданса 1ВЫСОКОЙ точности существенно различаются в зависимости от его вида. В настоящее время наиболее точньгми и стабильными могут быть изготовлены образцавые резисторы. Точность и стабильность образцовых конденсаторов (для широкого диапазона номинальных Значений) оказывается существенно ниже, а получение точных и, в особенности, высокодобротных л атушек индуктивности представляет собой исключ 1телы о сложную техническую нроблему.

Целью изобретения является повышение точности при измерении параметров конденсаторов и катушек индуктввиости.

Поставленная цель достигается тем, что

предлагаемый мост снабжен дополиительным операционным усилителем с инвертирующнм каскадом на выходе. Вход дополнительного операционного усилителя подключен к генераторному узлу моста, а один из генераторных выводов автотрансформаторных плеч отношения подключен к выходу инвертирующего .каскада.

Принцинальная схема предлагаемого моста представлена на чертеже.

Мост содержит генератор I и индикатор 2. Ветвь измеряемого объекта образуется нлечами 3 и 4. Одно из этих плеч является измеряемым имнендансом, а другое образцовым резистором. Основные плечи отношения об-разуются траисформатором 5 и дифференцирующим операционным усилителем 6. Обмотка 7 трансформатора 5 имеет регулируемое число витков и служит для уравновещивания мостовой схемы по главному параметру. Цепь отрицательной обратной связи основного операцноттого усилителя ооразуется копдепсаторо.м переменной емкости 8 и резистором 9, причем конденсатор 8 служит для урагзповешивапия мостовой схемы по квадратурному иараметру. Вспомогательный операционный усилитель 10 дифференцирующего тина имеет цепь отрицательной обратной связи, состоящую из конденсатора 11 и резистора 12. На выходе усилителя 10 стоит инвертирующий каскад 13, к выходу которого нодключена обмотка 14, образующая второе нлечо автотрансформаторных нлеч отношения.

Уравнение равновесия данной мостовой схемы.

- J . -- 1Я,з/со,2С„

Z4W,.,14-/со/ зСз

Более конкретно рассмотри.м использование предлагаемой мостовой схемы для измерения С и tg61. конденсаторов, имеющих последовательную схему замещения потерь. В этом случае образцовый резистор должен быть включен в нлечо 3, а измеряемый конденсатор - в илечо 4. При этом уравнение равновесия моста приобретает вид:

W,

/(l3J(0./ 12Cii

ч S -i

tg6;c)

IgS,. ioRciCs

f V:KiyRl2-Cn

x,,,,

Ло

Если необходи.мо измерять нараметры катушки нндуктивиосги, то образцовый резистор включается в илечо 4, а измеряемый объект в плечо 3, т. е.

2 ,.v

Z, R,1 Ч- /tgS.v

Для такого случая получаем следующие уравиения равновесия моста:

1§бд. - (

W-,

KizRizCnRo

W,4

в случае измерения резисторов всиомогательный операционный усилитель отключается и точка / обмотки 14 иеносредственно подключается к точке Ь.

Таким образом, предлагаемая схема позволяет создавать на основе автотрансформато.рных плеч отношения универсальные измерители RLC высокого -класса точности, поскольку обеснечивается сочетание высокой точности отношения нлеч с ионользованием резисторов В качестве образцовых имнендансов.

Пред м е т и з о б р е т е и ия

Автотрансформаторный мост, содержащий генератор, подключенный к диагонали питания .моста, индикатор, включенный в измерительиую диагональ моста, образцовый резистор, измеряемое комнлексное сопротивление, образующую одну ветвь моста, автотрансформаторные нлечи отношения с онерационным усилителем, образующие другую ветвь моста, отличающийся тем, что, с целью новышения

точностн измерения, он снабжен дополнительным онерационным усилителем и инвертирующим каскадом, подключенны.м к входу доиолнителы-юго оиерадионного усилителя, вход которого соединен с генератором, а выход и«вертирующего каскада подключен к одному из автотрансформаторных нлеч отношения.

п

3