Фазовый способ уравновешивания моста переменного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R17/10 

при регулировке уравновешивающего элемента изменяется только один угол, а именно фазовый угол, ооразованныи векторами двух напряжении, одно из которых есть напряжение небаланса, а другое представляет собой падение напряжения на плече, противоположном плечу, содержаш,ему измеряемое комплексное сопротивление, что снижает эффективность дифференциального метода сравнения, уменьшая тем самым чувствительность мостовой цепи к изменению измеряемою параметра.

Целью иастоящего изооретения является повышение чувствительности.

11оставленная цель достигается тем, что в фазовом способе раздельного уравиовешивания моста переменного тока, заключающемся в формировании регулирующего воздействия для раздельного уравновешивания мостовой измерительной цепи за счет сравпсиия дополиительных сигналов, пропорциональных фазовым углам между напряжениями, снижаемыми с мостовой измерительной цепи, формируют первый дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на илюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой переходу через ноль с минуса на плюс (с плюса па мииус) папряжения вершины дополнительной ветви, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, формируют второй дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совиадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на илюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения дополнительной ветви, относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, формируют третий дополнительный сигнал, пропорциоиальиый разности первого и второго дополиительных сигналов, а регулирующее воздействие, необходимое для приведения мостовой измерительной цепи в состояние квазиравновесия по измеряемой составляющей комплексного сопротивления, формируют по знаку третьего дополнительного спгнала.

Формированпе первого и второго дополнительных сигиалов позволяет существенно повысить чувствительность, так как ири изменении ураниовешивающих элементов первый и второй дополнительпые сигналы изменяются во взаимно противоположные стороны (при уменьшении одного спгнала второй увеличивается, и наоборот).

ha фиг. 1 изображеио устройство, реализующее данный способ; на фиг. 2 - топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой измерительной цепи для измерения реактивиой составляющей комплексного сопротивления, где; Ri, Ci - измеряемое комплексное сопротивлепие;

Кг, R4 - регулируемые образцовые элементы, служащие для уравновешивания по реактивной составляющей комплекспого сопротивлеиия и составляющей, пропорциональной tg6;

RS. С4 - образцовые нерегулируемые элементы;

cd - наиряженне небаланса; аЬ - наиряжение питаиия;

«ь И2, (3 - окружности уравповешиваиия в обобн1,еппых обозначениях;

бо, 6ь С2, d - возможные положения нотенциальиых точек вершин моста с и d; ф - фазовый угол между напряжениями do и dc;

ф - фазовый угол между иапряжениямп dc и ос.

В момент выхода точки с на окружность |3 (фиг. 2) сираведливо равенство

ф-1|з 0,(1)

так как ф и г} являются углами при основании равнобедренного треугольника dco, причем od oc.

Если, например, потенциальная точка с моста занимает положение Ci на круговой диаграмме (фиг. 2), то равенство (1) нарушается в одну сторону

ф-я|)0,. (2)

что соответствует, например, недоуравновешиванию (переуравновешиванию) по реактивной составляющей измеряемого комилекспого сопротивления.

Таким образом, знак левой части выражения (1) несет полную информацию о положении потенциальной точки с моста относительно состояния квазиравновесия, то

есть состояния квазиравновесия моста по

реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления достш ается в момент выведения потенциальной точки с на окружность р, проходящую через иотенциальную точку d.

Устройство содержит согласующие устройства 1-3, усилители-ограничители 4-6, элементы 7, 8 «Запрет, интегратор 9.

Напряжения Udc, аь, оо. через согласующие устройства 1-3 подаются соответственно на входы усилителей-ограничителей 4-6. С выхода усилителей-ограничителей 4 и 6 сигналы подаются соответственно на сигнальные входы элементов 7, 8 «Запрет, на инверсные входы этих элементов поступает сигнал с выхода усилителя-ограничителя 5. Сигнал с выхода элемента 7 «Запрет, длительность которого пропорциональна фазовому углу г|), подается на один нз входов интегратора 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода элемента 8 «Запрет, а его длительность пропорциональна углу ф. Полярность сигнала с выхода интегратора 9 несет однозначную информацию о соотнощенин углов ф и г|).

Использование нредлагаемого фазового способа раздельного уравновещнвання моста переменного тока обеспечивает по сравнению с существующими снособами раздельного уравиовещивания высокую чувствительность.

Формула изобретения

Фазовый снособ уразновещивания моста переменного тока, заключающийся в формировании регулирующего воздействия для раздельного уравновещиваиия мостовой измерительной цепи за счет сравнения дополиительпых сигналов, пронорциональных фазовым углам между нанряжеии5;ми, снимаемыми с мостовой измерительиой ., отличающийся тем, что, с целью повьинення чувствительности, формируют первый дополиительный сигнал длительностью, иропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайщей точкой перехода через ноль с мииуса иа плюс (с плюса на минус) нанряження верщииы дополнительной ветви (центра окружности уразновещивания ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относнтельно верщины ветви моста, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения верщины дополнительной ветвп, а конец совпадает с ближайщей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) нанряження небаланса, формнруют второй дополнительный сигнал длительностью, пропорцнональьой временному интервалу, начало которого совнадает с точкой нерехода через ноль с мииуса на нлюс (с плюса на минус) напряжения вершины донолнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относительно верщины ветвн моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а конец совпадает с ближайщей точкой перехода через ноль

с минуса иа илюс (с нлюса на минус) напряжения небаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с нлюса на минус) нанряжения небаланса, а конец совнадает с ближайшей точкой нерехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) нанряжения дополнительной ветви, относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комнлексиое сопротивление, формируют третий дополнительный сигнал, пропорциональный разности первого и второго дополнительных сигналов, а регулирующее воздействие, необходимое для ириведения мостовой нзмерительной цепи в состояние квазнравновесня по нзмеряемой составляющей комплексного сопротивления, формируют по знаку третьего дополнительного сигнала. Источники информации,

принятые во внимание нри экспертизе

1. Карандеев К. Б., Штамбергер Г. А. «Обобщенная теорня мостовых цепей переменного тока. Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 124-126.

2. Авторское свидетельство СССР ЛГо 384072, кл. G 01R 17/10, 25.03.71.