Автоматический экстремальный мост переменного тока Советский патент 1978 года по МПК G01R17/10 

363 вестный избирательный мост позволяет опредепкть параметры измеряемого комплексного сопротибпения только на одной частоте, между тем при исспедовании частотных характеристик нестационарных объектов измерения со сложной схемой замещения (например, электрохимических или биологических импедансов) необходимо определить эти параметры на нескольких частотах одновременно, так как при последовательных измерениях временной сдвиг между измерениями на разных частотах приводит к недостоверным резуль татам из-аа быстропротекаюздих изменений объекта. В этих сиучаях известный мост для из мере Кай непригоден. Цепь изобретения - увеличение быстродейств.ия при измерении параметров комплексного сопротивления на .ряде фиксированных частот путем одновременного урав новешивания моста на всех частотах. Поставленная иеиь достшг-ается тем, что в предлагаемый автоматический экстремальный мост переменного тока, содержащий питающий Генератор, избиратеяь ный усилитель, устройство экстремального уравновешивания и транеформаторную измерительную цепь, сяэстояшую иа транс- форматора с одйой нерегулируемой и двумя регулируемыми вторичными обмотками, подключенногок питающему генератору, компататора токов, иамеряеморо комплекс ного сопротивлений, вкточенного между нерегулируемой обмоткой трансформатора и компаратора токов, активной и реактивной образновых мер, вкшо енных соотеетственно между первой -а второй р упируе мыми обмотками а комператором токов где вход устройства 31со1Рреманьн ро уравновешивания через йаб1фате1Г1Ьшдй усиявтель подключен к выходу комадратора токов, а даа выхода sTofo уе1|зой« Ебв сг&н-; заны с двумя ргапулйруемь да обмотками трансформатора, введень даионнитаяьдае питающие генераторы, рансформаф фы с одной нерегуяйруемой в яаум регуяируемымй вторнчшми кайшый, избирательные усйпя1№ш И уетройсдаа экстремапьного уршновешивайкя, причем каждый дополнатеньйый пвтаювд 1й генератор подкшочен к соотаетствующел допоннитепЬному 1|1аксформатО|, все вторич ные нврегуяи{о0мые обмотки допопнител ных трансформаторов вкшочены поспедо-« ватепьно в иеиъ измеряемого комплексног сопротивйеиия, а все пврвие н все вторые {югупяруемые - последооатепьно а непь cooTBetcreeeuo активной и реактивной об9раэцоаых мер, входы каждого из дополнительных устройств экстремального уравновешивания через соответствующий изирательный усилитель подключены к выоду компаратора токов, а выходы этих стройств связаны с регулируемыми обмотками соответствующих дополнительных трансформаторов, В таком автоматическом мосте каждое из устройств экстремального уравновешивания получает сигнал о неравновесии моста по двум параметрам только на одной рабочей частоте и производит уравновешивание моста только на этой частоте. Все устройства экстремального уравновешивания работают независимо один от другого и одновременно, благодаря чему обеспечивается одновременное приведение моста к равновесшо на всех рабочих частотах. На чертеже представлена принципиальная энектрическая схема предлагаемого автоматического экстремального моста переменного тока. Мост содержит питающие генераторы 1-3 синусоидального напряжения фиксированных частот, подключенные к трансформаторам 4-6, причем каждый трансформатор имеет по одной вторичной .нерегулируемой обмотке 7-, и по две вторичных регулируемых обмотки lO-15j измеряемое комплексное сол отйвленяе 16, его эквивалентная схема замещения содержит соответственно активную и реактивтяук соотаеияюшие проводимости 17 и 18, &кшочбниые параяйеяьно}, активяую и реактий ю образдовые меры сопротивдения 10 и 2©, уетройетва 21-23 экстремального уравновешивания, избиратеиьные усиПйуепи и компаратор 27 токов. Жоийчество. питающих генераторов, трансфарматорОв, избиратеиьных усипитепей и экстремальных уотройсш уравновешаванйя равно чис фикснровайных рабочих , на которых цройзеодйтся ji может составлять от даух я более. Устройство работает следующим обра зом. ; , Под действием каждого из питающих . генераторов 1-3 во вторичных (Шмотках Т1)ансфррматоров 4-6 наводятся снцусоядаяьные напряжения, в каждом трансформаторе - нагфажение своей часТотьи Напряжения нерегупвруемьгх обмоток 7-9 складываюься, и под действием этой суммы напряжений через измеряемое ко мппек.сное сопротивление 16 протекает суммарный ток 3 ц состоящий из 56 суммы токов всех рабочих частот, причем каждый из этих токов состоит из активной и реактивной составляющих. Под дейс вием суммарного напряжения всех первых peгyлиpye fыx обмоток 10, 12 и 14 через активную образцовую меру 19 (например, образцовый резистор) протекает суммарный активный образцовый ток.Па а под действием суммарного напряжения всех вторых регул ИРУ емь1Х обмоток 11, 13 и 15 через реактивную образцовую меру 2О (например, образцовый конденсатор) протекает суммарный | реактивный образцовый токЗт) Токи D g и 3 р в компараторе 27 вычитаются из тока 3 j( , На выходе компаратора токов действует сигнал, пропорциональный суммарному току неравновесия Uu который содержит в общем случае токи всех рабочих частот моста« Этот сигнал подается на входы избиратепьных усилитепей 24-26, каждый из этих усилителей выделяет из него сигнал неравновесия только одной рабочей частоты, равной частоте соответствующего питающего Генератора, Сигналы неравновесия после усиления поступают на устройства 21-23 экстремального уравновешивания, каждое из которых регулирует число витков соответствующих - обмоток трансформаторов в таком направлении, что модуль сигнала неравновесия на данной рабочей частоте уменьшается до тех пор, пока этот модуль не станет равным нуик. По уравновешивании моста на данной рабочей частоте по числу витков первой регупи|зуемой обмотки 1О, 12 или 14 соответст гюшего трансформатора можно OJE считать значение активной составляющей проводимости 17 измеряемого комплексного сопротивления на этой частоте, а по числу витков второй регулируемой обмотк (Ц, 13 ипи 15) соответствующего транс форматора - значение реактивной составляющей проводимости 18 на этой же частоте. Поскольку для каждой из фиксированных рабочих частот моста имеется свой канал уравновешивания, состоящий из избирательного усилителя и устройства экст ремапьногоуравновешиваяия,тоуравновеши вание на каждой частоте происходит независимо от других частот, и все устройств экстремального уравновещивання работают одновременно, обеспечивая одновременный подход к равновесию с)азу на всех рабочих частотах за время, не большее, чем 79 время уравноаещнвання известного моста на одной частоте. За счет использования данного изобретения эквивалентное быстродействие ав- тематического экстремального моста переменного тока при работе на ряде фиксированных частот возрастает в несколько раз. Одновременность уравновещивания и выдачи результатов сразу на всех рабочих частотах позволяют использовать его, например, для снятия частотных характеристик комплексных сопротивлений, быст ро измешпощихся во времени. Формула изобретения Автоматический экстремальный мост переменного тока, содержащий питающий генератор, избирательный усилитель, устройство экстремального уравновещивания и трансформаторную измерительную цепь, состоятцую из трансформатора с одной нерегулируемой и двумя регулируемыми вторичными обмотками, подключенного к питающему генератору, компаратора токов, измеряемого комплексного ропротивленкя, включенного между нерегулируемой обмоГкой трансформатора и компаратором токов, активной и реактивной образцовых мер, включенных соответственно между первой и второй регутфуемыми обмотками и компаратором токов, причем вход устройства экстремального уравно1вешивания через избирательный усилитель подкшочен к выходу компаратора токов,-а два выхода этого устройства связаны с двумя регулируемыми обмотками трансформатора, отличающийся тем, что, с цепью увеличения быстродействия при рзмзрении параметров комплексного сопротивления на ряде фиксировант.х частот путем одновременного уравновешивання моста на всех частотах, он снабжен допоп- „итепьными питающими генераторами, трансформаторами с одной нерегулируемой и двумя регулируемыми вторичными обмотками каждый, избирательны 5Я усапителями и устройствами экстремапьного уравновешивания, причем кажхц: 1й дополнительный питающий генератор nojooKnioHeH к соответствующему дополнительному трансформатору, все вторичные нерегу лируемые обмотки допопнительных трано формат ч ов включены поспедоватепьво в цепь иамераемс)Го комплексного сопротнв яения, а все первые ивсе вторые регулируемые - последователыю в оепь со