Мостовое измерительное устройство Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к приборостроению, предназначено для измерения сопротивления резпсторпых измерптельных преобразователей различных типов (термометров сопротивления, тензодатчиков, термисторов).

Р1звестно мостовое измерительное устройство для измерения сопротивления резисторных датчиков, содержащее источник питания, датчик, иостояиные и переменные .резисторы и усилитель 1.

В этом устройстве измерительный преобразователь питается постоянным током, а падение напряжения на нем усиливается усилителем постоянного тока, работаюпдим по системе МДМ (модуляция, усиление, демодуляция).

Недостатки такого устройства - сложность выполнения измерительного усилителя, зпачительные искажения формы сигнала, обусловленные нелинейными искажениями модулятора и демодулятора, низкое быстродействие, обусловленное узкой полосой ироиускаиия системы модуляции - демодуляции.

Цель изобретения - повышение точности измерения сопротивления резисторных измерительных преобразователей.

Эта цель достигается введением в мостовое измерительное устройство, содержащее

мостовую измерительную схему, одна ветвь которой образована последовательно соединенными постоянным резисторол и датчиком, вторая ветвь - постоянным резистором и регулируемым элемеитом, источник иитания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, и усилитель, трех доиолнительных мостовых схем, двух усилителей индикатора и трех резисторных делителей наиряжения. При этом вторая мостовая схема образована ветвью предыдущего моста, состоящей из нослсдовательно соединенных постоянного резистора и регулируемого элемента, и новой ветвью, состоящей из последовательно соед шенных постоянного резистора и регулируемого элемента, иричем последняя ветвь является и ветвью третьей мостовой схемы, вторая ветвь которой также состоит из последовательно соединенных резистора и регулируемого элемента. Одии из входов каждого усилителя подключен непосредственно к одной пз вершин пзмерительной диагонали в каждой мостовой схеме, а другой вход

подключен к другой вершине измерптельпой диагонали мостовой схемы через резисторный делитель напрял ения. Выходы усилителей соединены со входами регулируемых элементов. При этом четвертая мостовая схема образована ве1вью иредыдущей мостовой схемы, состоящей кз последовательно соединенных резистора и регулируемого элемента, и ветвью, состояmefi из двух последовательно соединенных постоянных резисторов. В измерительную диагональ мостовой схемы включен индикатор, а ветви деполнительных мостовых схем питаются от отдельных источников.

На чертеже приведена схема мостового измерительного устройства.

Мостовое устройство содержит резисторный измерительный преобразователь (датчик) 1, резистор первой ветви 2, резистор второй ветви 3, регулируемый элемент второй ветви 4, резистор третьей ветви 5, регулируемый элемент третьей ветви 6, резистор четвертой цеии 7, регулируемый элемент четвертой цепи 8, операционный усилитель разбаланса первой и второй ветвей 9, операциопный усилитель разбаланса второй и третьей ветвей 10, операционный усилитель разбаланса третьей и четвертой ветвей И, резисторы 12, 13 делителя второй ветви, резисторы 14, 15 делителя третьей ветви, резисторы 16, 17 делителя четвертой цепи, резисторы 18, 19 ветви четвертого моста, индикатор 20. Каждая из ветвей питается от источника 21 через резисторы 22-24, обеспечивающие одинаковые токи в ветвях схемы.

Равновесие первой и второй ветвей соблюдается в случае, если сопротивление управляемого элемента 4 в п раз больше сопротивления резистора 1 (iii - коэффициент деления резисторного делителя 12, 13).

Если коэффициент деления резисторов 14, 15 и 16, 17 соответственно П2 и Пз, равновесие второй и третьей, третьей и четвертой ветвей соблюдается, если сопротивление регулируемого элемента 6 в Иг раз больию сопротивления регулируемого элемента 4, а сопротивление регу„тируемого элемента 8 в Пз раз больн1е сопротивления регзлируемого элемента 6. Таким образом, сопротивление регулируемого элемеита 8 в П1 П2 Пз раз больше сонротивления измерительного резнсторного преобразователя 1. Изменение под действием измеряемого параметра сонротивления измерительного преобразователя вызывает усиленное в HI П2 Пз раз изменение сонротивления уиразляемого э„темента 8. При применении в качестве усилителей разбаланса операционных усилителей е большим коэффиц ентом уеиления стабильность предлагаемого устройства практически полностью обусловливается стабильностью пассивных элементов (резисторов) ветвей и делителей и при использовании высокостабильных компонентов намного нревосходит стабильность нрототипа. В качестве управляемых

элементов используют полевые транзисторы в режиме резисторов, управляемых напряжением, что в сочетании с широкополосными усилителями разбаланса позволяет

нолучить высокое быстродействие измерительного устройства.

Высокие стабильность и быстродействие предлагаемого мостового измерительного устройства делают особенно эффективным

его применение при изучении быстропротекающих процессов.

Формула изобретения

Мостовое измерительное устройство, содержащее мостовую схему, одна ветвь которой образована последовательно соединенными иостоянным резистором и датчиком, вторая ветвь - ностоянным резистором и регулируемым элементом, источник питания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, и усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения сопротивления резисторных преобразователей, в него введены три дополнительные мостовые схемы, два усилителя, индикатор и три резисторных делителя напряжения, при этом вторая мостовая схема образована ветвью предыдущего моста, состоящей из последовательно соединенных постоянного резистора и регулируемого элемента, и новой ветвью, состоящей из последовательно соединенных ностоянного резистора и регулируемого

элемента, причем носледняя ветвь является и ветвью третьей мостовой схе.мы, вторая ветвь которой также состоит из последовательно соединенных резистора и регулируемого элемеита, один из входов каждого

усилителя подключен н ;иocpLдcтвeинo к одной из вершин измерительной диагоиали в каждой мостовой схеме, а другой вход подключен к другой вершине измерительной диагонали мостовои схемы через резисгорный делитель напряжения, выходы усилите.тей соединены со входа.ми регу;шруеД1ЫХ элементов, нри этом четвертая мостовая схема образована ветвью предыдущей мостовой схемы, состоящей из иоследовательно соединенных резистора и регулируемого элемента, и ветвью, соетоящей из двух иоследовательно еоединенных постоянных резисторов, в измерительную диагональ иоследией мостовой схемы включен

индикатор, а источник нитания подключен к диагопалям питания мостовых схем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Солодовников В. В. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и унравления, М., Машиностроение, 1973, с. 80.

П