Устройство для создания искусственной потенциальной точки для мостовых цепей переменного тока Советский патент 1981 года по МПК G01R25/04 G01R17/10 

подвижный контакт переключателя действительной части координаты потенциальной точки соединен с одним из выводов вторичной обмотки второго трансформатара, а неподвижные конта,ты соединены со средней точкой и одним из выводов первичной обмотки певого трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с неподвижными контактами переключателя мнимой части координаты потенциальной точки, а второй вывод подключен к общей точке операционного усилителя и одному из выводов первичной обмотки второго трансформатора, второй вывод которой соединен с выходом операционного усилителя и другими неподвижными контактами переклну|ателя мнимой части, координаты потенциальной точки, причем его подвижные контакты подключены через конденсатор и регулируемый резистор ко входу операционного усилителя.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - его топографическая диаграмма; на фиг.З - принципиальная электрическая схема раздельно уравновешиваемого при помощи устройства моста переменного тока; на фиг.4 - его топографическая диагргиума.

Устройство для создания искусственной потенциальной точки содержит зажимы 1 для подключения питгиощего генератора, переключатель 2.деиствительной части координаты потенциальной точки, первый трансформатор 3, переключатель 4 мнимой части координаты потенциальной точки, регулируемый резистор 5, конденсатор 6,. операционный усилитель 7, второй трансформатор 8. и выходной зажим 9.

Устройство работает следующим образом.

Действительная часть координаты потенциальной точки на комплексной плоскости определяется положением переключателя 2, а мнимая - положением переключателя 4 и значениями сопротивления резистора 5 и емкости конденсатора 6. Трансформаторы 3 и 8 необходимы для возможности заземления операционного усилителя и, при необходимости,выходного зажима 9.

Потенциал точки 10 на выходном зажиме 9 относительно напряжения на зажимах 1 при положении переключателя, сак показано на фиг.1, определяется; выражением

О - - ju/RCn n,,

где п и пп - коэффициенты трансформации соответственно входного и выходного трансформаторов. Если выбрать п I и п i/2, то выражение координатьРпотенциала точки 10 на комплексной плоскости совпадает с вьюажением координаты

центра окружности регулирования элемента некомплексного плеча (L параметр) трехэлементной ветви моста переменного тока с положительным фазовым сдвигом п ОЧА. 2 - - -Г

При изменении положения переключателя 4 координаты точки 10 совпадают с координатами центра окружности регулирования L-параметра цепочки с отрицательным фазовым сдвигом

. 1

1

J

2шКС

Следует отметить, что в первом случае операционный усилитель работает как дифференцирующий, а во втором - как интегрирующий. При изменении положения переключателя 2 соответственно координаты точки 10 совпадают с координатами центров окружкостей регулирования элемента комплексного плеча одного характера реактивности с элементом некомплексного плеча (i -параметр) трехэлементных цепочек с отницательным и положительным

фазовым сдвигом соответственно ,, . UJRC

°-fi) -J -у- ;

1

о+гъ j

2tt)RC

0 В качестве примера рассмотрим мост переменного тока раздельно уравновешиваемый при помощи предлагаемого устройства для создания Искусственной потенциальной точки (фиг.З), топографическая диаграмма представлена на фиг ..4,

Четырехплечий мост образован образцовыми элементами: сопротивлениями R,

R и емкостью Сд. Измеряются параметры емкостного комплексного сопротивления R и С 5,Устройство работает следующим образом.

Уравновешивание по активной составлякЯцей производится сопротивлением R. f а по емкостной - сопротивлением Rj . Координаты центра окружности регулирования сопротивления Rg (с1ь-параметр) определяются выражением

° o,,.i-jS|i. .

. Если выбрать значение резистора 5 и конденсатора 6 равнынш R. и Сд соответственно, то потенциал выходного 5 зажима 9 (опорная точка фазового детектора 11 и амплитудного детектора 12) есть центр окружности регулирования R , независимо от частоты w напряжения питания моста.

В результате первой регулировки

сопротивлением R точка переходит из начсшьного положения do в положение d {фиг.4). Измерительное состояние фиксируетс5г амплитудным детектором 12 при равенстве модулей напряжений lUjjgl и lOod- В процессе первой регулировки сопротивления R и R регулируются одновременно так, что их ра венство сохраняется. В результате второй регулировки сопротивлением уравновешивается, что фиксируется фазовым детектором 11. Таким образом, координаты потенциальной точки 10 (фиг.4) совпадают с координатами центра окружности регулирования сопротивления R/j , и при изменении частоты ш они перемещаются по прямой, перпендикулярной вектору напряжения питания моста. Поэтому потенциальная точка и центр окружности регулирования остаются совмещенными и при изменении частоты напряжения питания. Измерительная, цепь стала частотнонезависимой, а фазовые соотношения в нем остаются неизменными. Этим устраняется источник дополни тельных погрешностей измерения и нарушения развязки контуров уравновешивания. Устройство для создания искусствен ной потенциальной точки может быть использовано и при других схемах мостов и других способах раздельного уравновешивания, например в цифровых мостах, а также в квазиуравновешенных мостах переменного тока. Формула изобретения Устройство для создания искусствен ной потенциальной точки для мостовых цепей переменного тока, содержащее трансформатор со средней точкой в одной обмотке, подключенный к питающему генератору, регулируемый резистор

5

2 J

Orf

1/

,-

/-t.

-ч

N

X

-V L -NortfiiL

t 10

I rt

Фиг.2 и конденсатор, отличающее- с я тем, что,.с целью повышения точности измерения мостами переменного тока в диапазоне чартот напряжения питания, в него введены переключатель действительной части координаты потенциальной точки, переключатель мнимой части координаты потенциальной точки, операционньЛ усилитель и второй трансформатор, причем подвижный контакт переключателя действительной части координаты потенциальной точки соединен с одним из выводов вторичной обмотки второго трансформатора, а неподвижные контакты соединены со средней точкой и одним из выводов первичной обмотки первого трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с неподвижными контактами переключателя мнимой части координаты потенциальной точки, а второй вывод подключен к общей точке операционного усилителя и одному из выводов первичной обмотки второго трансформатора, второй вывод которой соединен с выходом операционного усилителя и другими неподвижными контактс1ми переключателя мнимой части координаты потенциальной точки,причем его подвижные контакты подключены через конденсатор и регулируемый резистор ко входу операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Карандеев К.Б., Штамбергер Г.А. Обобщенная теория АЮСТОВЫХ цепей переменного тока, Новосибирск, изд-во СО АН СССР, 1961, с.71. 2.Авторское свидетельство СССР 421938, кл.С 01 R 17/10, 1971 (прототип).

-о