Универсальный мост переменного тока Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

(5) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Известен универсальный мост переменного тока, содержащий регулируемые делители напряжения и постоянные образцовые меры того же характера, что и составляющие комплексного сопротивления объекта измерения ГО- ю

Недостатком его является необходимость использования образцовых мер индуктивности.

Известны универсальные чэстотонезависимые мосты переменного тока, co-jj держащие делители напряжения, фазовращатели на основе операционных усилителей, образцовые меры емкости и активной проводимости 2,

Среди таких устройств наиболее го близким по своему назначению и технической сущности является универсальный мост переменного тока типа Р5016.

Недостатками этих устройств, являются ограниченное число схем замещения, по которым производится измерение параметров объекта л низкая точность из-за погрешности сумматора, полностью входящей в результат измерения.

Цель-изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что универсальный мост переменного тока, содержащий генератор, основной делитель напряжения, подключенный к генератору, и вспомогательный делитель напряжения, вход которого через переключатель подключен к выходам генератора и основного делителя, детектор равновесия, образцовый резистор, зажимы для подключения объекта измерения, один из которых подключен к входу детектора равновесия и одному из выводов образцового резистора,сумматор с масштабирующим и фазовращающим входами и блок коммутации, четыре входа которо го подключены соответственно к выходу генератор, к o6iuei i шине моста, к выходам основного и вспомогательного делителей напряжения, а дв из его выходов - к масштабирующему и фазовращающему входам сумматора, снабжен вторым сумматором, фазовраща юций и масштабирующий входы которого подключены соответственно к трет ему и четвертому выходам блока коммутации, а выход - к второму выводу образцового резистора, при этом выход первого сумматора соединен с вто рым зажимом для подключения объекта измерения. Блок коммутации выполнен в виде четырех последовательно соединенных секций, имеющих по четыре входа и выхода, в каждой из которых по два соответствующих друг другу входа и выхода соединены между собой непосре ственно, а каждый из двух других вхо дов соединен с двумя остальными выходами через переключатель так, что нормально замкнутый контакт пос леднего соединен с выходом, соответствующим данному входу, при этом в первой секции непосредственно соединены первый и третий входы ои выходы, во второй - первый и четвертый,в третьей - второй и третий, а в четвертой - второй и четвертый входы и выходы. На чертеже приведена функциональная схема универсального моста переменного тока. Мост содержит генератор 1 синусоидального напряжения, основной делитель 2 напряжений, подключенный к выходу генератора, и вспомогательный делитель 3 непряжения, §ход которого через переключатель 4 подключен к выходам генератора и основного делителя, детектор 5 равнове сия, образцовый резистор 6, зажимы 7 и 9 для подключения объекта измерения, первый из которых подключен к входу детекторов равновесия и одному из выводов образцового резистора 6, сумматоры 9 и 10 с масштабирующими и фазовращающими входами, выходы которых подключены соответственно к зажиму 8 для подключения объекта измерения и к второму выводу образцового резистора 6, а также блок коммуттации 11, первый, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу генератора,к общей точке моста, к выходам основного и вспомогательного делителей, первый второй выходы - соответственно к масщтабирующему и фазовращающему входам сумматора 9, а третий и четвертый выходы - соответственно к фазовращающему и масштабирующему входам сумматора 10. Устройство работает следующим образом. Мостовая измерительная цепь образуется объектом измерения,, образцовым резистором 6, сумматорами 9 и 10, а также делителями 2 и 3 напряжения.Блок коммутации 11 и переключатель k обеспечивают подключение трех входов сумматоров к выходам генератора и делителей напряжения в шестнадцати различных комбинациях. Один из входов сумматоров всегда заземляется. При этом мостовая цепь принимает конфигурации, позволяющие производить измерения абсолютного и относительного (или двух абсолютных) параметров любых объектов емкостного и индуктивного характера, с преобладанием реактивной или активной составляющей комплексного сопротивления по любой из двух возможных схем замещения - параллельной оси последовательной. Достигается это за счет формирования на выходах сумматоров двух напряжений с необходимыми для уравновешивания мостовой цепи при данном объекте измерения фазовыми соотношениями. Две из активных и реактивных составляющих этих напряжений могут регулироваться с помощью делителей 2 и 3, что позволяет уравновешивать мост по активной и реактив ной составляющим комплексного сопротивления. При этом, если измеряется параметр, пропорциональный проводимости, регулируется соответству1Г)щая составляющая напряжения в ветви образцовой меры на выходе сумматора 10, а при измерении параметра, пропорционального сопротивлению,- в ветви объекта измерения на выходе сумматора 9. Для перехода к измерению двух абсолютных параметров достаточно изменить на противоположный знак сигнала управления переключателя А. Общее количество измеряемых предлагаемым устройством .па Э бтров комплексного сопротивления равно 2ч. Для обеспечения такого многообразия

измеряемых параметров предлагаемое устройство содержит блок коммутации, состоящий всего лишь из четырех спаренных переключателей.

Таким образом, универсальный мос переменного тока имеет более широкие функциональные возможности при практически равной сложности с известными и высокую точность измерения, которая определяется не полной погрешностью каждого из сумматоров, а разностью этих погрешностей. Если оба сумматора выполнить идентичными, то погрешность измерения, определяемая разностью noi- решностей сумматоров, может быть снижена на порядок и более. Универсальный мост переменного тока позволяет измерять параметры комплексных сопротивлений в шестнадцати различных режимах. При этом достигается повышение точности по сравнению с известным техническим решением примерно в 5-10 раз.

Формула изобретения

выходу генератора, к общей шине моста, к выходам основного и вспомогательного делителей напряжения, а первый и второй входы - соответственно к

масштабирующему и фазовращающему входам сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, он снабжен вторым сумматором, фазовращающий и масштабирующий входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам .блока коммутации, а выход - к второму выводу образцового

резистора, приэтом выход первого / сумматора соединен в вторым зажимом для подключения объекта измерения. 2. Мост по п. 1,отличающ и и с я тем , что блок коммутации выполнен в виде четырех последовательно соединенных секций, имеющих по четыре входа и выхода, в каждой из которой по два соответствующих друг другу входа и выхода соединены между собой непосредственно,а каждый из двух других входов соединен с двумя остальными выходами через переключатель так, что нормально замкнутый контакт последнего

соединен с выходом, соответствующим данному входу, при этом в первой секции непосредственно соединены первый и третий входы и выходы, во второй первый и четвертый, в третьей - второй и третий, а в четвертой - второй и четвертый входы и выходы.

Источники информации, принятые во внимание При экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 336606, кл. G 01 R 17/10, 1971.

2. Универсальный мост переменного тока типа Р5016. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ПО Точэлектроприбор (прототип).