Компенсационно-мостовая измерительная цепь Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

(54) КОМЛЕНСЛЦИОННО-МОСТОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ

12

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

Известен трансформаторный мост, содержащий две параллельных цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных измеряемого и образцового сопротивлений, а вторая цепочка - из двух плечевых обмоток трансформатора, источник питания, включенный в первую диагональ моста, и детектор равновесия, включенный во вторую диагональ. Точность измерений в трансформаторном мосте выше, чем в четырехплечем, за счет использования .плечевого трансформаторного делителя напряжения l3.

Недостатком таких мостов является ограниченная точность измерений, обусловленная наличием магазина сопротивлений или проводимостей для уравновешивания моста по второй составляющей комплексного сопротивления, и ограниченные пределы измерений, а также сложность автоматизации процесса измерений при применении полупроводниковых переключающих устройств.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является комЦЕПЬ

пенсационно-мостовая цепь, содержащая цепочку из последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой меры, источник питания, подключённый к зажимам цепочки, два прецизионных делителя напряжения, подключенных соответственно к зажимам измеряемого объекта ri образцовой меры, сумматор, два входа которого подключены к выходам двух делителей соответственно, и детектор равновесия, включенный на выходе сумматора 12.

Недостатком известного устройства является наличие погрешностей измерений, возникающих из-за шунтирования измеряемого и образцового сопротивлений входными сопротивлениями делителей напряжения, ограничивающих возможности применения устройства для измерения в широких пределах.

Целью изобретения является повышение точности измерений компенсационно-мостовой цепи.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационно-мостовой измерительной цепи, содержащей цепочку элементов, состоящую из последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой меры, источник питания, подключенный к зажимам цепочки, два прецизионных делителя напряжений, причем первый зажим первого делителя напряжения подключен к первому зажиму источника питания, сумматор, к двум входам которого подключены первые выходы двух делителей напряжения а вторые выходы делителей и сумматора подсоединены к общей шине цепи, и детектор равновесия, второй входной зажим первого делителя подключен к общей шине устройства, вход второго делителя подключен параллельно входу первого делителя, выходной зажим сумматора подключен к второму за жиму источника питания, детектор рав новесия включен между точкой соединения измеряемого и образцового элементов в цепсгчке элементов и общей шиной цепи. На чертеже показана структурная схема устройства.. Устройство содержит источник 1 пи тания, измеряемый объект 2, образцовую меру 3, (элементы) прецизионные делители 4 и 5 напряжения, сумматор .6, детектор 7 равновесия. Прибор уравновеши-вается посредством регулировки коэффициентов передичи делителей 4 и 5, причем один из делителей, например-делитель 4, регу лирует амплитуду приложенного к нему напряжения, а второй делитель 5 регу лирует фазу. В качестве делителя 4 может быть использован операционный усилитель или цифро-аналоговьай преобразователь (ЦАП), имеющий высокую точность коэффициента передачи, а второй делитель может быть выполнен фа30сдвигающим операционным усилителем или каскадным соединением ЦАП и фазовращателя. Контроль состояния равновесия цепи обеспечивается детектором 7, осуществляющим сравнение отношения напряжений на элементах 2 и 3 с суммарным коэффициентом передачи делителей. В момент равновесия цепи выполня ется равенство где Zj, Z - сопротивления измеряемо го 2 и образцового 3 о элементовf К К.tJK - суммарный коэффициент передачи делителей; К - коэффициент передачи де лителя 4; К - коэффициент передачи де лителя 5. Из равенства (1) получим 2, 23()-.(2) Верхний знак перед jK соответствуе индуктивному характеру измеряемых сопротивлений при последовательной схеме замещения измеряемого объекта. Нижний знак соответствует измерению параметров сопротивлений емкостного характера. При необходимости измерения проводимостей по параллельной схеме замещения измеряемого объекта элементы 2 и 3 меняются местами. Таким образом, повыиение точности измерений обеспечивается исключением погрешности из-за шунтирования сопротивлений измеряемого объекта и образцовой меры входным сопротивлением прецизионных делителей напряжений. При этом меньшие требования предъявляются к входному сопротивлению делителей, что позволяет упростить конструкцию и снизить стоимость этих делителей. Кроме того, исключение шунтирования сравниваемых сопротивлений позволяет существенно расширить пределы измерений без измерения структуры схемы измерительной цепи. Формула изобретения Компенсационно-мостовая измерительная цепь., содержащая цепочку элементов, состоящую из последовательно соединенных измеряемого объекта и образцовой меры, источник питания, подключенный к зажимам цепочки, два прецизионных делителя напряжения, первьШ входной зажим первого делителя подключен к первому зажиму источника питания, сумматор, к двум входам которого подключены первые выходы двух делителей напряжения, а вторые выходы делителей и сумматора подсоединены к общей шине цепи, и детектор равновесия, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения, второй входной зажим.первого делителя подключен к общей шине цепи, вход второго делителя подключен параллельно входу первого делителя, выходной зажим сумматора подключен к второму зажиму источника питания, детектор равновесия вк.таочен между зажимами измеряемого и образцового элементов в цепочке элементов и общей шиной цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Трансформаторные измерительные мосты. Под ред. К.Б.Карандеева.Энергия, М. , 1970, с.22, 86. 2. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. Под ред. С.Л.Эпштейна. .Советское радио М., 1978, с.68 (прототип).