Устройство для измерения приращенийСОпРОТиВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измёрительной технике и может быть исполь.зовано для измерения активных сопротивлений резистивных преобразовате лей, например тензорезисторов. Известно устройство, в котором п вьаиена точность за счет подавления помех, действующих в измерительной диагонали мостовой цепи, путем их . взаимного уничтожения при формирова нии выходного сигнала ll Однако в известном устройстве изменение напряжения питания мостовой цепи и коэффициента усиления ус лителя приводит к появлению погрешности измерения. Известно также наиболее близкое техническое решение, позволяющее устранить влияние нестабильности амплитуды импульса питаний мостовой цепи на результат измерения. Устрой ство состоит из источника опорного напряжения, дифференциального усили теля, выход которого через ключ питания связан с диагональю питания мостовой цепи, в которую включено и меряемое активное сопротивление, усилителя напряжения разбаланса, вход которого связан с измерительно диагональю мостовой цепи, а выход ч рез ключи синхродетекторов с выходными емкостями. При этом один вход дифференциального усилителя соединен с источником опорного напряжения, а другой - с.одной выходной емкостью. Выходы генератора связаны с управляющими входами ключей, и импульсы генератора коммутируют ключи в тактовые моменты времени. Регулируя напряжение питания мостовой цепи в соответствии с изменением напряжения переходного процесса, в измерительной диагонали мостовой цепи корректируют выходное напряжение моста при вариациях сопротивления ключа питания или при изменениях коэффициента:.усиления усилителя разбаланса, чем повышают точность измерения L2. Известное устройство удовлетворительно работает при больших амплитудах напряжения переходного процесса и неизменной постоянной времени переходного процесса. Уменьшение напряжений переходного процесса при использовании мостовой цепи с малыми значениями реактивности приводит к появлению погрешности измерения приращений..Снижение точности измерения наблюдается также при изменениях .крутизны фронтов импульсов питания или при изменениях длины кабельной линии мостовой цепи. . Цель изобретения - повышение точности измерения. .

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения приращений сопротивления, содержащее источник опорного напряжения, подключенный к первому входу дифференциального усилителя, выход которого через ключ питания соединен с диагональю питания мостовой цепи, в которую включен измеряемый резистор, усилитель напряжения разбаланса, вход которого соединен с измерительной диагональю мостовой цепи, а выход через ключи синХродетекторов - с выходными конденсаторами, генератор, выходы которого соединены с управляющими ми ключа питания и ключей синхродетекторов, снабжено дополнительным дифференциальным усилителем, дополнительным ключом и образцовым резистором, причем дополнительный ключ и образцовый резистор соединены между собой последовательно и включены параллельно измеряемому резистору, входы дополнительного дифференциального усилителя соединены с выходными конденсаторами, а выход - со вторым входом дифференциального усилителя, дополнительный выход генератора соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы генератора и сигналы мостовой цепи.

Устройство состоит из источника 1 опорного напряжения, дифференциального усилителя 2, ключа 3 питания, мос.товой цепи 4, измеряемого резистора 5, усилителя 6 напряжения разбаланса, ключей 7 и 8 синхродетекторов, выходных конденсаторов 9 и 10, дополнительного дифференциального усилителя 11, генератора 12, образцового резистора 13 и дополнительного ключа 14.

Источник 1 опорного напряжения соединен с одним из входов дифференциального усилителя 2, выход которого через ключ 3 соединен с диагональю питания мостовой цепи 4, в плечо которой включен измеряемый резистор 4. Вход усилителя 6 напряжения соединен с измерительной диагональю мостовой цепи 4, а выход через ключи 7 и 8 синхродетекторов с выходными конденсаторами 9 и 10, к которым подключены входы дополнительного дифференциального усилителя 11. Выход дополнительного дифференциального усилителя 11 соединен со вторым входом дифференциального усилителя 2, а к измеряемому резистору 5 подключены параллельно образцовый резистор 13 и дополнительный ключ14, соединенные между собой последовательно. Выходы генератора 12 соединены с управляющими входами ключей 3, 7, 8, 14.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с генератора 12 поступают на ключ 3 .питания и во время действия импульса питания в измерительной диагонали формируется сигнал, который пропорционаленизмеряемому приращению. Усиленный сигнал разбаланса с выхода усилителя 6 поступает через ключ 8 синхродетектора, открываемый на короткое время, на конденсатор 9 и заряжает последний до выходного напряжения усилителя.б. Во втором такте генератор 12 открывает ключ 3 и одновременно с этим открывает дополнительный ключ 14, шунтируя при этом измеряемый резистор 5 и создавая контрольное приращение. Напряжение, разбаланса мостовой цепи 4, пропорциональное сумме измеряемого и контрольного приращений, аналогично первому такту поступает через ключ 7 на конденсатор 10. Выходные напряжения на выходных конденсаторах 9 и 10 практически не изменяются в течение двух тактов из-за высокого входного сопротивления дополнительного дифференциального усилителя 11. Разность этих напряжений, при незначительном изменении измеряемого приращения за два такта,, пропорциональна контрольному приращению, которое при высокостабильном образцовом рез.исторе 13 и малом сопротивлении дополнительного ключа 14 в открытом состоянии неизменно. Выходное напряжение дополнительного дифференциального усилителя 11 сравнивается с напряжением источника 1 опорного напряжения, и разность этих напряжений, усиленная дифференциальным усилителем 2, через ключ питания 3 поступает на диагональ питания мостовой цепи 4.

При изменении сопротивления ключа 3 питания или коэффициента усиления усилителя 6 происходит пропорциональное изменение выходного напря-жения с выходного конденсатора 9 и контрольного с выхода дополнительного дифференциального усилителя 11. При их увеличении уменьшается разность опорного напряжения источника 1 и контрольного напряжения с выхода дополнительного дифференциального усилителя 11, что приводит к уменьшению амплитуды импульса питания мостовой цепи 4 и, fоответственно, к коррекции выходного напряжения моста на выходном -конденраторе 9,

Рассмотренное устройство работает независимо от напряжений переходных процессов в измерительной диагонали мостовой цепи 4. Это достигает ся подачей импульсов на ключи 7 и 8 синхродетекторов после окончания

переходных процессов на выходе усилителя 6, как показано на временной диаграмме работы генератора (фиг.2).

Таким образом, за счет введения коррекции по образцовому приращению и .исключения из корректирующей цепи напряжения переходного процесса в предлагаемом устройстве повышается точность измерения приращения.

Формула изобретения

Устройство для измерения приргйцений сопротивления, содержащее источник опорного напряжения, подключенный к первому входу дифференциального усилителя, выход которого через ключ питания соединен с диагональю питания мостовой цепи, в которую включен измеряемый резистор, усилитель напряжения разбаланса, вход которого соединен с измерительной диагональю мостовой цепи, а выход .через ключи синхродетекторов с выходными конденсаторами, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами ключа питания и ключей синхродетекторов, о т л ичаю-щееся тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено дополнительным дифференциёшйным усилителем, дополнительным ключом и образцовым резистором, причем дополнительный ключ и образцовый резистор соединены между собой последовательно и включе0ны параллельно измеряемому резистору, входы дополнительного дифференциального усилителя соединены с выходными конденсаторами, а выход со вторым входом дифференциального

5 усилителя, дополнительный выход генератора соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР 634127, кл. G 01 L 3/10, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2601225/21,

кл. G 01 R 17/10, 1978.

BblKOdl. i

Выход мостовой uenu

В in n offё

BbiMdis

Выход 1У

ь