делителем напряжения, состоящим из обмоток трансформатора напряжения и коммутирующих элементов, один из выводов которого подключен к выходу усилителя, а другой через образцовую меру - к дополнительной обмотке осповпого компаратора токов, при этом выход дополнительного уравновешивающего элемента связан с коммутирующими элементами индуктивного делителя напряжения, а вход через один электронный ключ - с выходом генератора тактовых импульсов, причем через другой электронный ключ регулируемый элемент четырехполюсника связан с выходом фазочувстБительного детектора и входом порогового устройства. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого цифрового моста. Мост содержит источник 1 питания, подключенный к первичной обмотке 2 трапсформатора 3 напряжения, на котором, кроме других, имеются вторичные обмотки 4 и 5. Обмотка 4 питает ветвь, состоящую из измеряемого объекта 6 и обмотки 7 основного компаратора 8 токов. Обмотка 5 питает образцовую меру 9 и обмотку 10 компаратора токов 8. Число витков обмотки 5 регулируется при помощи уравновешивающего элемента 11, благодаря чему в мосте осуществляется дискретное уравновешиваиие основного измеряемого параметра (в нашем случае емкости), т. е. уравиовешивание квадратурной составляющей магнитного потока, создаваемого ветвью измеряемого объекта в сердечнике основного компаратора 8. Синфазная составляющая этого потока уравновещивается двумя системами: дискретной системой регулирования, состоящей из индуктивного делителя 12 наиряжения, образцовой меры 13, доцолннтельной обмотки 14 компаратора 8, индикаторной обмотки 15, усилительной части первого детектора 16 равновесия, фазочувствительиого детектора 17, порогового устройства 18, входящих в него электронных ключей 19, 20, генератора 21 тактовых импульсов, дополнительного уравновещивающего элемента 22 и аналоговой системы регулирования, в которую входят образцовая мера 13, обмотки 14, 15, детекторы 16, 17, пороговое устройство 18, ключ 20, четырехполюсник 23 с регулируемым элементом 24 и усилитель 25. Значение синфазной составляющей измеряемого импеданса, уравновешенное в контуре основного компаратора 8 токов дискретной и аналоговой систем регулирования, переносится при помощи обмотки 26 в коптур дополнительного компаратора 27 токов, состоящий из вспомогательного трансформатора 28, образцовой меры 29, второго детектора 30 равновесия, уравновещивающего элемента 31, управляющего регулировкой числа витков обмоткн 32 вспомогательного трансформатора 28, обмотки 33 дополнительного компаратора 27, его индикаторной обмотки 34. Благодаря тому, что иервичная обмотка 35 вспомогательного трансформатора 28 подключена к выходу регули4руемой обмотки 5 трансформатора 3, результат уравновещивания синфазной составляющей в контуре дополнительного компаратора 27 представляется на отсчетном табло цифрового моста в виде тангенса угла потерь. Вторичиая обмотка 36 трансформатора 3 питает четырехполюспик 23. Мост работает следующим образом. При включении источиика 1 питания в сердечнике основного компаратора 8 токов возникает магнитный ноток, пропорциональный измеряемому импедансу. Под действием этого потока в индикаторной обмотке 15 создается ток, который при помощи преобразователя ток-напряжение, содержащегося в первом детекторе 16 равновесия, преобразуется в напряжение. Это напряжение усиливается и подается на фазочувствительный детектор 17, опорпое напряжение которого выбирается так, что его выходное напряжение является пропорциональным синфазной составляющей измеряемого импеданса. Выходное напряжение фазочувствительного детектора 17 поступает на вход порогового устройства 18, управляющего работой электронных ключей 19 и 20. Ключ 19 одним электродом подсоединен к генератору 21 тактовых импульсов, а другим - к входу дополнительного уравновешивающего элемента 22. Если выходное напряжение детектора 17 превосходит порог срабатывания порогового устройства 18, в работу вступает дискретная система регулирования синфазной составляющей. При этом ключ 19 замыкается и тактовые импульсы, вырабатываемые генератором 21, начинают поступать на вход дополнительного уравновешивающего элемената 22, управляющего коммутацией числа витков обмотки индуктивного делителя 12 напряжения. В результате воздейстВИЯ выходного напряжения делителя 12 на образцовую меру 13 по обмотке 14 компаратора 8 токов потечет ток, создающий в сердечнике компаратора 8 магнитный поток синфазного характера, в значительной степени уравновешивающий синфазный поток, создаваемый ветвью измеряемого импеданса. По окончании работы дискретной системы регулирования выходное напряжение фазочувствительного детектора 17 станет ниже порога срабатывания порогового устройства 18 и последнее перейдет в исходное состояние. В этот момент в работу вступит аналоговая система регулирования, при этом ключ 19 разомкнется, а ключ 20, находившийся ранее в состоянии «Разомкнуто, замкнется, и выходное напряжение фазочувствительного детекора 17 через ключ 20 начнет поступать на регулируемый элемент 24 четырехполюсника 3. На выходе четырехполюсника 23, предтавляющего собой нулевую мостовую цепь, оявится напрял ение разбаланса, которое силится усилителем 25 и добавится к напряению, выработанному индуктивным делитеем 12 напряжения. Это приведет к росту тоа в дополнительной обмотке 14, т. е. к росту синфазного магнитного потока, создаваемого этой обмоткой, и в конечном счете - к полной компенсации действия синфазного магнитного потока, создаваемого ветвью измеряемого импеданса. То обстоятельство, что большая часть синфазного магнитного потока, создаваемого в сердечнике основного компаратора 8 токов ветвью измеряемого импеданса, уравновешивается дискретной системой регулирования, а оставшаяся, незначительная часть этого потока - аналоговой системой регулирования, позволяет .существенно расширить диапазон измерения тангенса угла потерь и повысить точность его измерения. В этом легко убедиться, если вывести условия равновесия моста с учетом механизма работы его систем уравновешивания. Для ветви измеряемого объекта предлагаемого цифрового моста можно записать W{n, - т„ г где win, - ампер-витки ветви; - напряжение источника 1 питания; /По, Ш - число витков первичной обмотки 2 и вторичной обмотки 4 трансформатора 3 напряжения; «1 - число витков обмотки 7 основного компаратора 8 токов; Zx - импеданс измеряемого объекта. В случае измерения импеданса по параллельной схеме замещения его компонентов он может быть представлен в виде z ,(2) .1 I/- П 1 4- wC fR.v где со - круговая частота. С учетом выражения (2) выражение (1) принимает вид U niini Ампер-витки, характеризующие квадратурную составляющую со стороны ветви сравнения, определяются выражением f - -- (йСо, где то - число витков вторичной обмотки 5 трансформатора 3 напряжения; «2 - число витков обмотки 10 основного компаратора 8 токов; Со - емкость образцовой меры 9. Сопоставляя выражение (4) и первый член правой части уравнения (3), находим л / Uj, UQ, откуда следует, что прямой отсчет по емкости обеспечивается регулировкой числа витков /Пя обмотки. Условие равновесия по активной составляющей находим, исходя из соотношения синфазных токов, действующих в ветвях основно - (3) мпаратора 8 токов. Предположим, что обмотки основного компаратора токов т равное количество витков. В этом слуожно записать ... AI, п, - /«.,(6) и, -синфазный ток в ветви измеряемого объекта; ti, -синфазный ток индикаторной обмотки 14; n - синфазный ток дополнительной обмотки 13. /„ можно представить следующим об:у UrtHi ( f BMX/7 т - число витков включенных секцией обмотки индуктивного делителя 12 напяжения; RO - сопротивление меры 13; Bbix - напрялсение, действующее на выходе усилителя 25. вою очередь, f/вых можно представить в ,у - 07 / - ., з - число витков обмотки 36; а - коэффициент, учитывающий передаточную функцию четырехполюсника 23; р - коэффициент, учитывающий крутизну регулиоовочцой характеристики элемента 24; у - коэффициент передачи фазочувствительного детектора 17; у. - коэффициенты усиления усилителя 25 и усилительного тракта первого детектора 16 равновесия. учетом выражения (8) выражение (7) мает вид UrMj т t 1 а/9 Ь jjAi/CaO, . еделив из выражения (9) „,, и подста-, го значение в выражение (6), находим RoKiK.Q f. - fn, „ .и, + ,/С2в .А-Мпер-Битки ветви сравнения дополнительного контура уравновещивания описываются выражением f/r/Bo a п -пг-(2 2 m liRi где Hz - число витков обмотки 33 дополнительного компаратора 27 токов; - число витков первичной обмотки 35 и вторичиой обмотки 32 вспомогательного трансформатора 28; RI - сопротивление образцовой меры 29. Так как обмотка 26 дополнительного компаратора 27 токов обтекается одним и тем же током, что и обмотка 14 основного компаратора 8 токов, .выражения (11) и (;12) можно прирав11ят7з друг к другу. Воспользовавшись значением /«, , представленным вторым членом правой части выражения (3), получим i rmi iRnKtKSи,-т.1.гп R, - йгm + RoKif(iQ R. откуда (Rg- Ufin 4- RaKiK) Имея в виду, что выбранная для примера измерительная цепь имеет параллельную схему замещения, для которой %8.--7;Цг-.(15) (15) выражения и подставляя в выражение (13) и (5), получим (l+ ), (16) оЛГх/Сов . (17) - RaKiK Q погрешность измерения, обусловленная статизмом аналоговой системы регулирования, а также параметрами индуктивного делителя 12 напряжения и меры 13. Из выражений (16) и (17) следует, что: 1)погрешность измерения по тангенсу угла потерь, вносимая параметрами индуктивного делителя 12 напряжения и нестабильностью меры 13, уменьшается действием аналоговой системы регулирования в /Ci/CgO раз. Это позволяет в качестве коммутирующих элементов индуктЕвно го делителя 12 напряжения использовать любые полупроводниковые ключи; 2)составляющие погрешность б имеют противоположные знаки, благодаря чему общая погрешность измерения тангенса угла потерь уменьшается. В связи с тем, что большая часть синфазного потока, создаваемого в компараторе 8 токов измеряемого импеданса, компенсируется дискретной системой, паразитные параметры оторой резко уменьшаются действием аналоовой системы регулирования, становится возожным измерение больших значений тангенса угла потерь. Так как ана.логовая система регулирования омпенсирует лишь небольшую часть синфазого потока, ее /Ср может быть небольшим, то способствует повышению устойчивости работы моста в широком диапазоне частот, упрошает конструкцию аналоговой системы, повышает точность измерения тангенса угла потепь. Таким образом, в предлагаемом мосте диапазон измерения тангенса угла потерь существенно расширяется, точность измерения этого параметра повышается, причем требования, пред7 являемые к системам регулирования синфазной составляющей измеряемого импеданса как с метрологической, так и с конструктивной точек зрения упрощаются. Формула изобретения Цифровой мост переменного тока, содержащий источник питания, два детектора равновесия, соединенные с уравновешивающими элементами, фазочувствительный детектор, вход которого связан с первым детектором равновесия, измерительную мостовую цепь, состоящую из основного и вспомогательного трансформаторов напряжения, основного и дополнительного компараторов токов, между обмотками которых включены образцовые меры и зажимы для подключения объекта измерения, четырехполюсника с регулируемым элементом, связанного с входом усилителя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения по тангенсу угла потерь и повышения точности его измерения, он снабжен дополнительным уравновешивающим элементом, пороговым устройством с электронными ключами, генератором тактовых импульсов и индуктивным делителем напряжения, состоящим из обмоток трансформатора напряжения и коммутирующих элементов, один из выводов которого подключен к выходу усилителя, а другой через образцовую меру - к дополнительной обмотке основного компаратора токов, при этом выход дополнительного уравновещивающето элемента связа.н с коммутирующими элементами индуктивного делителя напряжения, а вход через один электронный ключ - с выходом генератора тактовых импульсов, причем через другой электронный ключ регулируемый элемент четырехполюсника связан с выходом фазочувствительного детектора и входом порогового устройства.
