Устройство для измерения приращения сопротивления Советский патент 1983 года по МПК G01R17/10 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано для измерения приращения сопротивления, пропорционального изм нению, например, температуры окружающей среды или гидростатического дав ления. Известно устройство для измерения приращения сопротивления, содержащее мостовую cxeMyV ключи, буферный усилитель, последовательно соединенные интегратор, усилитель-ограничитель, датчик калиброванных интервалов времени и измеритель временных интервалов 11 . Недостатком устройства является значительная зависимость результатов измерений от дрейфанулей буферного ус лителя и интегратора, так как амплитуды разнополярных импульсов питания измерительного моста не равны друг другу по абсолютной величине. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения приращения сопротивления, содержащее резистивный мост, подключенный к входу усилителя разбаланса .последовательно соединенные интегратор и усилитель-ограничитель, выход которого подключен к датчику калиброванных интервалов времени, соединенному с измерителем временных интервалов и двумя ключами, и источник тока, изменяющий свою полярность, причем один его выход соединен с вершиной диагонали питания моста, к которой подключен исследуемый резистор, а другой выход через один из ключей соединен с другой вершиной диагонали питания моста и через другой ключ - с вершиной измерительной диагонали резистивного моста, соединенной с постоянными резисторами моста, при этом выход усилителя, разбаланса непосредственно соединен со входом интегратора, а выход усилителя-ограничителя соединен с управляющим входом источника тока С 2 } .

Однако известное устройство также характеризуется неравенством амплитуд разнополярных импульсов тока питания моста из-за разброса параметров, временной и температурной нестабильности s элементов источника тока и наличием переходных процессов в линии связи исследуемого сопротивления в моменты изменения направления тока. Указанные недостатки снижают точность измерения.Ю Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения прира щения .сопротивления, содержащее рези тивныи мост, последовательно соедине ные буферный усилитель, интегратор и усилитель-ограничитель, прямой выход которого подключен к входу датчика калиброванных интервалов времени, первый выход которого соединен с входом измерителя временных интервалов и первым входом первого ключа, а второй выход датчика калиброванных интервалов времени соединен с первым входом второго ключа, второй вход первого ключа соединен с вершиной диагонали питания моста и источником напряжения постоянного тока, введены четыре дополнительных ключа, информационные входы первого и второго до полнительных ключей соединены с выходом первого ключа и через второй ключ - с вершиной измерительной диагонали резистивного моста, соединенной с постоянными резисторами моста, информационные входы третьего и четвертого дополнительных ключей соединены с противоположной вершиной измерительной диагонали моста, выходы первого и третьего дополнительных клкхчей подключены к инвертирующему входу буферного усилителя, к неинвер тирующему входу которого подключены выходы второго и четвертого дополнительных ключейj причем прямой выход усилителя-ограничителя соединен с уп равляющими входами второго и третьег дополнительных ключей, а его инверсный .выход соединен с управляющими входами первого и четвертого дополнительных ключей. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диа граммы напряжений, поясняющие его ра боту. Устройство содержит резистивный мост, состоящий из измеряемого ре9931364

зистора 1 и постоянных резисторов 2ключи 5-10, буферный усилитель 11,, интегратор 12, усилитель-ограничитель 13, датчик I калиброванных интервалов времени и измеритель 15 временных интервалов, источник 16 напряжений ПОСТОЯННОГС5 тока. Кроме того, обозначены (фиг.2) напряжение,а питания мостовой измерительной схемы; напряжение а , снимаемое с первой вершины измерительной диагонали моста; напряжение а, снимаемое с вершины измерительной диагонали моста, к которой подключен измеряемый резистор; сигнал б, снимаемый с объединенных выходов ключей 5 и 6; сигнал в, снимаемый с выходов дополнительных ключей 7 и 9; сигнал г, снимаемый с выходов дополнительных ключей 8 и 10; сигнал д на выходе буферного усилителя 11; сигнал е на выходе интегратора 12; сигнал ж на прямом выходе усилителя-ограничителя 13 сигнал 3 на управляющем входе ключа 5; сигнал и на управляющем входе ключа 6. Устройство работает следующим об,разом. На диагональ питания моста с источника 16 подается напряжение U постоянного токе. 3 первый момент времени датчик 14 калиброванных интервалов времени открывает ключ 5 на время Т| (фиг.2з), ключи 7 и 10 открыты. Ключи 7-9 закрыты. Через ключи 5 и 7, 10 сигналы моста поступают на инвертирующий и неинвертирующий входы усилитедч 11 (фиг.26, в, г соответственно). На выходе интегратора 12 в течение времени Т формируется л(ейноизменяющееся напряжение (фиг.2е). По истечении калиброванного интервала времени Т по командам датчика ключ 5 запирается, а ключ 6 открывается, в результате чего на инвертирующий вход буферного усилителя 11 через ключи 6 и 7 подается напряжение питания моста (фиг.26, в), на его неинвертирующем входе сигнал остается без изменения. В момент Tx-f/ когда напряжение на выходе интегратора 12 достигает нуля (фиг.2е) измеритель 15 времейных интервалов фиксирует временной интервал первого цикла Ту.,, а усилитель-ограничитель 13 меняет полярность сигналов на своих мом и инверсном выходах, в результате чего ключи 7 и 10 запираются, а клю- чи 8 и 9 открываются. Одновременно 59 датчик fi калиброванных интервале времени вновь запирает ключ 6 и откры вает ключ 3 (фиг,2з). Таким образом, по.сравнению с первым моментом времени происходит переброс точек Подключения инвертирующего и неинвертирующего входов буферного усилителя 11. После этого все процессы повторяются, но Сигналы на выходе буферного усилителя П в результате ком мутации меняют полярность (фиг.2д). Цифровой измеритель 15 временных интервалов суммирует два цикла имтегрировани и измеряет временной интервал . . Т t. Тхг TX Т, где к - сопротивление постоянных резисторов;R+4R - сопротивление переменного резистора;TXJ - временной интервал 2-го цикла По сравнению ic;прототипом в устройстве повышается точность измерения за счет исключения неравенства амплитуд токов питания моста, а также сни,жают требования к стабильности источника питания моста. Формула изобретения УстройствоДЛЯ измерения приращения сопротивления, содержащее резистивный мост, последовательно соединенные буферный усилитель. интегратор и усилитель-ограничитеяь, прямой выход которого подключен к входу датчика:калиброванных интервалов времени, первый выход которого 66 соединен с входом измерителя временных интер валов и первым входом первого ключа, а второй выход датчика калиброванных интервалов времени соединен с первым входом второго ключа, вторЫ) вход первого ключа соединен с вершиной диагонали питания моста и источником нап(яжения постоянного тока, о т л и чаю щ е ее я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены четыре дополнительных ключа, информационные входы первого и второго дополнительных ключей соединены с выходом первого ключа и через второй ключ - с вершиной измерительной диагонали резистивного моста, соединенной с постоянными.резисторами моста, информационные входы третьего и четвертого дополнительных ключей соединена с протйвОполсжной вершиной измерительной диагонали моста, выходы первого и третьего дополнительных ключей подключены к инвертирующему входу буферного усилителя, к неинвертирующему входу которогО подключены выходы второго и четвертого дополнительных ключей, причем прямой выход усилителя-ограничителя соединен с управляющими входами второго и третьего дополнительных ключей, а инверсный выход усилителя-ограничителя соединен с управляющими входами первого и четвертого дополнительных ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР И 531086, кл. G 01 R 17/10. 2.Авторское свидетельство СССР If 611167, кл. G 01 R 17/10.