Трансформаторный мост для измерения комплексных сопротивлений Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электрои мерительной технике и может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений. Известен траноформаторный мост,дв йлеча которого образованы измеряемым и образцовым сопротивлениями, а два других - двумя обмотками двухступенчатого трансформатора. В двух диагон лях моста включены источник питания и детекторравновесия. Плечевые обмобки охватывают оба сердечника тран сформатора, две дополнительные обмот ки охватывают один из сердечников, который соединен последовательно и подключен к зажимам источника питания С iJ Недостатком известного устройства является ограниченная точность компенсации погрешностей из-за влияния внутренних сопротивлений обмоток. Ос таточная погрешность примерно равна квадрату исходной погрешности, что ограничивает возможности построения высокоточных измерительных цепей. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является трансформаторный мост для измерения ксялплексны с сопротивлений, два плеча которого составляют измеряемый сзбъект и образцовую меру, два других плеча образованы двумя обмотками трансформатора напряжения, пятым и шестыми плечами носта являются две обмотки трансформаторного компаратора токов, к выходной обмотке последнего подключен детектор равновесия. К потенциальным зажимам измеряемого объекта подключен вход активного четырехполюсника (повторителя напряжения) , выход четырехполюсника соединен с первичной обмоткой дополнительного .трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно с одной из обмоток плечевого трансформатора напряжения C2J. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений малых и сверхмалых сопротивлений, а также при дистанционных измерениях параметров датчиков. Целью изобретения является повышение точности измерения малых и сверхмалых сопротивлений. Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный мост для измерения комплексных сопротивлений, содержащий четырехплечйй мост, два плеча которого составляют четырехзажимные измеряемый объект и образцовая мера а два других плеча образованы двумя обмотками трансформатора напряжения источник питания, детектор равновес и активный четырехполюсник снабжен дополнительньпи сердечником на транс форматоре напряжения и третьей и че вертой обмотками, причем две плечев обмотки охватывают оба сердечника, третья обмотка охватывает первый се дечник, а четвертая обмотка охватывает второй сердечник, к первым ток вым зажимам измеряемого объекта и образцовой меры подключен источник питания, в измерительную диагональ трансформаторного моста включен детектор равновесия, к первым зажимам третьей и четвертой обмоток подключен вход активного четырехполюсника выход активного четырехполюсника по ключен к вторым зажимам третьей и четвертой обмоток трансформатора на пряжения. На чертеже показана упрощенная схема трансформаторного моста. Мост содержит источник. 1 питания цепочку из измеряемого объекта 2 и образцовый меры 3, двухступенчатый трансформатор с сердечниками 4 и 5 и обмотками 6-9, детектор 10 равновесия и повторитель. 11 напряжения. Плечевые обмотки б и 7 охватывают оба сердечника, дополнительная обмотка 8 охватывает сердечник 4, а обмотка 9 --сердечник 5. Дополнительные обмотки 8 и 9 соединены последовательно и подключены к входу повторителя 11. Выход повторителя соединен с зажимами обмотки 9. Число витков в обмотках 6-9 одинакова. По основному периметру мост уравновешивается коммутацией витков в одной обмотке 7. Мост работает следующим образом. Детектор равновесия реагирует на отсутствие напряжения на диагонали моста. Уравновешивание мостовой цепи по основной составляющей производят регулировкой числа витков в одной из плечевых обмоток трансформатора, Условие равновесия цепи при этом может быть записано в виде Z г„2л X От-, где Z и Z - сопротивления объекта 2 измерения и образцовой меры 3; - числа витков в обмотках 6 и 7 соответственно. При измерении параметров конденсаторов основной измеряемой величин является емкость С.С,2А m-j Отсчет измеряемой величины осуще вляется по числу витков в регулируе мой обмотке 7. Суммарное напряжение с зажимов обмоток 8 и 9 подается на вход повторителя 11. Выходное напряжение этого повторителя поступает на зажимы обмотки 9, Если коэффициент передачи повторителя равен единице, то напряжение на зажимах обмотки В будет отсутствовать. Не будет при этом также напряжения на зажимах обмотки б , число витков Biкоторой равно числу витков в обмотке 6 и которая охватывает сердечник 4. При этом ток намагничивания по обмотке 6 протекать не будет, а , следовательно, не будет также тока в обмотке 7, включенной последовательно с обмоткой б, т.е. будет исключена погрешность из-за влияния внутренних сопротивлений обмоток б и 7 и соединительных проводов к ним. Точность компенсации погрешностей измерений определяется точностью коэффициента передачи повторителя напряжения. Если этот коэффициент)отличается от единицы на величину (f 1-К, где К - реальный коэффициент передачи повторителя, то в плечевых обмотках потечет ток, создающий часть магнитного потока, равную сГр-ф ,где ф - полный поток в сердечнике при отсутствии компенсации. Следовательно, остаточная погрешность составит величину З сГ- (fp , где f - исходная погрешность в схеме моста при отсутствии компенсации. При измерении параметров резисторов или катушек индуктивности основными измеряемыми величинами соответственно будут 7 om L L 2 X om4 Для обеспечения прямого отсчета измеряемой величины следует регулировать число витков Шд в обмотке 6. В этом случае выход повторителя напряжения подключается к зажимам обмотки 8, ас одинаковыми числами витков выполняются обмотки 7-9, Регулируемой остается одна обмотка б. Остальные пояснения аналогичны произведенным. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерений комплексных сопротивлений малых и сверхмалых номинальных значений. Формула изобретения Трансформаторный мост для измерения комплексных сопротивлений, содержащий четырехплечий мост, два плеча которого составляют четырехзажимный, измеряемый объект и образцовую меру, а два других плеча образованы двумя обмотками трансформатора напряжения, источник питания, детектор равновесия и активный четырехполюсник , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых и сверхмалых сопротивлений, мост снабжен дополнительным сердечником на трансформаторе напряжения и третьей и четвертой обмотками, причем две плечевых.обмотки охватывают оба сердечника, третья обмотка охватывает первый сердечник, а четвертая обмотка охватывает второй сердечник, к первым токовым зажимам измеряемого объекта и образцовой, меры подключен источник питания, в измерительную диагональ трансферматорного моста включен детектор равновесия, к первым зажимам третьей и четвертой обмоток подключен вход активного четырехполюсника, выход активного четырехполюсника подключен к вторым зажимам третьей и четвертой обмоток трансформатора напряжения.

Источ,ники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Gibbings L.H. An , аternating curaentana logue of the Kelvin double bridge, proc. lEE, 1963, v,1090, p.302.

2.Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. Советское радио, М., 1978, с.79-81 рис.3,176 (прототип).

.