Универсальный четырехплечий мост перменного тока Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и-может найти применение в измерительных устройствах неэлектрических величин с дифференциальными датчиками, при конконтроле параметров разнообразных дат чиков или при контроле радиотехничес ких компонентов, а также во всех тех случаях, когда необходимо иметь инфор мацию о процентном отклонении параметров объекта измерения от параметров, образцового объекта/ служащего эталоном. Известны процентнь е мосты, содержащие, мостовую измерительнуй схему, ИСТОЧНИК питания, отсчетное устройство ij . Их недостатком является отсутствие ВОЗМОЖНОСТИ измерять с помощью OH него и тс|го же прибора и процентные отклонения, параметров разнородных объектов измерения (например емкостей и сопротивлений) от их образцовых объектов и,сами значения этих параметров, . Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению .является цифровой универсальный автоматический МОСТ переменного тока, содержащий первую ветвь, одним из плеч когорой является.объект измерения, и вторую ветвь, в которую включены регулируемые емкость и ПРОВОДИМОСТЬ с общей ТОЧКОЙ, являющейся вершиной измерительной диагонали, переключатель на два положения, с помощью которого регулируемая емкость подключена параллельно одному из двух плеч этой ветви, и повторитель напряжения, подключенный к одной из веришн диагона-. ли питания, выход которого через разделительный конденсатор и первичную обмотку повышающего -трансформатора подключен к общей точке регулируемых емкостей и проводимости, а первый конец вторичной обмотки ЭТОГО трансформатора соединён с входом повторителя напряжения 2 . Недостатком такого моста, является отсутствие возможности измерения процентных отклонений параметров объектов измерения от параметров их образцовых (эталонных) объектов. Целью изобретения является повышение ТОЧНОСТИ изм1эрения и расширение . функциональных возможностей за счет измерения процентных отклонений основного параметра объекта измерения ОТ основного параметра образцового объекта. 36 Поставлённая цель достйгается тем, что в универсальный четырехплечий мост переменного тока, содержащий пер вую ветвь , одно плечо которой о6разовйно зажимами для подключения объекта измерения, другое - объектом сравнения, и вторую ветвь,- одно плеto которой образовано регулируемым резистором, а второе - регулируемым конденсатором, место соединениякоторых является BeptiMHoft измерительной ;с1иагонали моста и соединено с общей ШИНОЙ, переключатель, подвижный контакт которого соединен с другим выводом регулируемого конденсатора, а неподвижные контакты соединены с вершинами диагонали питания моста, в которую включен источник питания, повторитель напряжения, вход которого соединен с одной из вершин диагонали питания моста, а выход через разделительный конденсатор и первичную обмотку повыиающего трансформатора подключён к вершине измерительной диагонали моста, соединенной с Ъбщей шиной, один из выводов вторичной обмотки повышающего трансформатора соёдинен со входом повторителя напряжения введены дварезистора и дополнительный переключатель, подвижный контакт которого соединен со вторым выводом регулируемого резистора, один неподвижный контакт соединен ,со вторым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора, а второй неподвижный контакт соединен со входом повторителя напряжения, при этом резисторы подключены параллельно плечам второй ветви. ; .- : ; На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого универсального четырехплечего моста перемен ного тока. . Устройство содержит объект измерения 1, объект сравнения 2, образующие ветвь с концами 3 и 4, являющимися вершинами диагонали питания и .имеющие общую точку 5, являющуюся одной из веришн.измерительной диагонали, два резистора 6.и 7, соединенных соответственно с объекта1ми 2 и 1 в точках 4 и 3 и имеющие общую точку 8 являющуюся второй вершиной измерител ной Диагонали и одновременно соединенную с общей шиной устройства, регулируемый конденсатор 9, одним концом соединенный с общей точкой резис торов 6.и 7, а другим - с подвижным входным контактом переключателя 10 на два положения и одно направление, ШхОдтле Н1еподвижиъ1е контакты которо го соединены соответственно с вершин ми диагонали питания 3 и.4, повторитель напряжения 11, вход которого по ключей параллельно резистору 7, а вы ход через разделительный конденсатор 12 и первичную охотку 13 погашающег трансформатора 14 соединен с вершино - .. 8 :изме Я€Тельной диагонали,вторичная обмотка 15 этого трансформатора од-Г ним концом соединена с вершиной 3 диагонали питания, а другим концом соединена с первым выходным (неподвижным) контактом переключателя 16 на два положения и одно направление, у которого второй выходной (неподвиж,ный) контакт соединен с вершиной, 3 диагонали питания, а входной контакт с одним из концов регулируемого резистора 1, другой конец которого соединен с вершиной 8 измерительной диагонали. Устройство работает следующим образом. . Пусть объектом измерения 1 является емкость Cj с сопротивлением потерьТ по последовательной схеме замещения. Тогда такой же характер будет иметь и объект сравнения 2 (С2 и Т, ) . Дляпоказанной на чертеже конфигурации моста, определяемой состояййем ключей 10 и 16, условиями равновесия будут С iQ О.Л 1 9 , -2 2 где С - значения проводимостей резисторов 3 и 4, Q - значение проводимости регулируемого резистора, С - значение емкости регулируемого конденсатора, 1) постоянная времени объекта измерения, t RjCa постоянная времени объекта сравнения, , 03 - рабочая частота моста, а также max-7(), (2) Из выражений (1) и (2) видно, что если объект сравнения 2 - чистая (т.е. .без потерь) емкость С2, то по AQ отсчитывается процентное отклонениеС| -С2/С2 , а по С постоянная времени t . - 1.- max. , При этом из вырс1жения (3) видно, что если С,.г С.2, должна иметь отрицательное значение. Для осуществления отсчета отрицательных процентных отклонений по значению той же самой регулируемой проводимости, в данном мосте использованы повторитель напряжения 11, разделительный конденсатор 12 и повышающий трансформатор 14 с первичной обмоткой 13 и вторичной обмоткой 15, отношение витков которых выбрано равным двум, так как в случае при срабатывании ключа 16 приводимое к плечу 3-8 значение проводимости будет точно равно отрицательному значению проводимости регулируемого резистора 16 (в.общем сл чае, если отношение витков равно К, то Q 5-« Q() Если объект сравнения не является чистой емкостью, еле дует отметить, что условие (3) выпол няется тем лучше, чем ближе значение 1 Htj.B большинстве случаев на прак тике именно так и бью ает,Заметим так жб,что если объект сравнения 2 срдер .iKKt сопутствующий (неосновной параметр) и если этот параметр превышает соответствую1дий параметр объекта, изм рения 1 ,то для уравновешивания моста по сопутствующему параметру необходимо с помощью переключателя 10 пере бродить регулируемый конденсатор 9 в другое плечо. При этом сохраняется возможность отсчета разности сопутствующих параметров с тем большей точно;йтью, чем ближе друг к другу значения основных параметров и меньше значения сопутст вующих. Достоинством предлагаемого моста также является возможность поэьвиения точности измерения путем десятикратн го одновременного увеличения значени проводимостей резисторов 3 и 4, при этом если погрешности значений проводимости 3 и 4 принять равными нулю, то погрешность измерения процентных отклонений будет десятикратно уменьшаться по сравнению с погрешностью подгонки элементов регулируемой проводимости резистора 17 (при одновременном десятикратном csжeний диапазона процентных отклонений и разности сопутствующих параметров). Если объектами являются сопротивления, например резисторы с паразитными емкостями, то плечи 1 и 2 должны поменяться местами и тогда будут иметь место соотношения . IjLZ2 15,. Ь соЧ,-bkiEi U oHitj Ci-t2 t oiX7r(). (Ы аналогичные выражениям (1) и (2). Процентные отклонения параметров индуктивных объектов также могут быть измерены данным мостом (в этом случае выражение,аналогичное выражению {3}, . L.-LO лАч будет иметь вид , ,. г е L /, Технико-экономическ ая эффективность предлагаемого устройства .onpe-i деляется расширением его функциональных возможностей, что позволяет расширить круг решаемых с его.помощью задач как в случае использования его в качестве автономного прибора, так и составной части автоматизированной системы управления .или контроля, а также возможностью повышения, точности измерений. Формула изобретения Универсальный четырехплечий мост переменного тока, содеЕ) первую, ветвь, одно плечо которой образовано зажимами для подключения объекта измерения, другое - объекте сравнения, и вторую ветвь, одно плечо которой образовано регулируетлым резистором, а второе .плечо - регулируемым конденсатором, место соединения которых является верииной измерительной диагонали моста и соединено с общей шиной, переключатель, подвижный контакт которого соединен с другим регулируемого конденсатора., а неподвижные контакты соединены с вершиной диагонали питания моста, в которую источник, питания, повторитель напряжения, выход которого соединен . с одной из вераин диагонали питания моста,а выход через разделительный конденсатор и первичную обмотку повышающего трансформатора подключен к вершине измерительной диагонали моста, соединенной с общей шиной,один из ,выводов вторичной обмотки повышающего трансформатора соединен со входом повторителя .йапряженйя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей за счет расашрения измерения процентных отклонений основного параметра объекта измерений от основного-параметра образцового элемента, в него введены два резистора и дополнительный переключатель, подвижный контакт которого соеданен со вторым выводом регулируемого резистора, один непод-. вижный контакт соединен со вторым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора, а второй неподвижный контакт соединен со вхЬдом повтоителя напряжения, при этом резистоы подключены параллельно плечам втоой ветви. . Источники инф01 лации, принятые во нимание дри экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 22968.4, kл.q 0117 17/10, 1969. 2.Патент Франции 2184422, л. q 01--R 17/00, 1972.