Мостовая измерительная схема

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмя

Соцмалмстмческмк

Рвсп

<))) 681380

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 110477 (21) 2476216/18-21 (S1)M. Кл. с присоединением заявки Но

Q0I и 17/60

Госу)тарственний комнтет (;СГ.P по делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 25.09.79. Бюллетень % 3I (53) УДК621. 317.

° 733 (088. 8) Дата опубликования описания 2609.79 (72) АетОРЫ

3О РЕтЕМия A. Ф . ПРокунцев, 1 . И . Шаронов, И . Н . ЗахаРова и P .М. Юмаев

Пензенский завод-ВТУЗ при заводе В3М, (71) ЗаяВИтЕЛЬ Филиал Пензенского политехнического института (54) MOCTOBAH ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СХЕМА

Изобретение относится к электрон з мерит ельн ой т ехн и ке и пр едн аз н ачено для измерения составляющих комплексного сопротивления, Известна мостовая измерительная схема, содержащая источник питания, измеряемое комплексное сопротивление, уравновешивающие элементы и нульорган (1), В этих схемах невозможно сформировать регулирующее воздейст1О вие для Раздельного уравновешивания их по одной из измеряе) ь)х составляющих комплексного сопротивления, исПолb3yя лишь напржкение питания и напряжение небаланса. 15

Известна мостовая измерительная схема, содержащая вет вь, сост авленную из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, однородного одной иэ составляющих измеряемого комплексного сопротивления, вторую ветвь, составленную из, двух последовательно соединенных образцовых элементов, однородных активной и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления, причем оба образцовых элемента, однородных одной иэ составляющих измеряемого комплексного сопротивления, включенные в смежные плечи ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, соединены между собой и образуют одну иэ вершин диагонали питания мостовой измерительной схем, генератор синусоидального напряжения (2) .

В данной мостовой измерительной схеме возможно сформировать регулирующее воздействие, используя напряжение питания и напряжение небаланса лишь для измерения модуля комплексного сопротивления, а не составляющей комплексного сопротивления.

Кроме того, устройство характеризуется недостаточно высокой точностью и быстродействием измерени я, Целью изобретения является поВыттение точности и быстродействия измерения составляющих комплексного сопроти влени я.

Достигается это тем, что в мостовую измерительную схему, содержащую ветвь, составленную иэ последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, однородного одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, вторую ветвь, составленную иэ двух последовательно соеб 81380 диненных образцовых элементов, однородных активной и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления, причем оба образцовых элемента, однородных одной из сост авл яющих из мер яемог о компл ек сн GI o сопротивления, включенные в смежные плечи ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное соНротивление, соединены между собой H G6 разуют одну из вершин диагонали питания мостовой измерительнoR схемы, генератор синусоидального напряжения вв эден параметрический трансформат ор, содержащий первичную обмот ку, нерегулируемую и коммутируемую вторичные обмотки, причем упомянутая

Вершина ди агон али пи тани R мост ав o. измерительной схеьи подключена к наЯалу иереГух ируемой БторичнОй o6l жатв ки, расположенной на керне параме-.рического трансформатора, на котором расположена первичная обмотка, подключенная к генератору синусоидального напряжения, второй конец ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, подсоединен к концу вышеуказанной вторичной обмотки, свободный кон ец ветви, н е содержащей измеряемое комплексное сопротивление, подключен к началу коммутируемой вторичной обмотки параметрического трансформатора, которая распсложена на керне, повернутом на + 90 относительно керна, на котором распсложена неком утируемая вторичная обмотка, кон ец ком у тируемой зторичн ой обмотки соединен с концом н екоммутируеь|ай вторичной обмотки.

ПринципиальнОе отличие пред агае" мсй к омпен с аця он к а ыост а вой:. з 1ерительной схеь -. от известных "-. H..:ючается в том, чта при такой HGHфкгурации измерительной схеьы возь"..":.-.Ио достижение состояния кзазиравнавесия па одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, пропорциональной„. например, тан генсу угла потерь (добротности), путем коьр утации витков вторичной обмотки параметрическаго трансформатора, расположенной на керне, повернутом на + 90 от30 носительио керна, на котором располо- 5О жена первичная и некоммутируемая вторичная обмотки. Использование в качестве трансформатора питания измерительной цепи паратрансформатора поз валяет снизить аппаратурные з атра- 55 ты и повысить точность измерения, т.к. паратрансформатор обеспечивает не талька трансформацию энергии, но и стабилизацию выходного напряжения (коэффициент стабилизации 25), двустороннюю фильтрацию напряжения (фильтрация .напряжения питающей линии не менее 50 дб, фильтрация по нагрузке не менее 50 дб), защиту генератора синусоидального напряжения от перегрузок и измерительной цепи от перенапряжений, сдвиг выходного напряжения на 90 относительно входного, На фиг ° 1 изображена коьыенсаци— ,анна-мостовая измерительная схема; на фиг. 2 - круговая диаграмма кампенсационно-мостовой измерительной схеьы.

На схеме к диаграмме даны:

1 и 2 активная (R ) H реактивная (C< ) составляющие измеряемого комплексного сопротивлени =.;.

3 и 4 - образцовые, н еком утируеьые элементы (3 — R 4 =. C,, прк чем

Я= —;

3 юС °

5 — образцовый злемен:-. (R ), используеьий для выбора предела и=-мерения; б — чараметрический тр нсфор,*-ятар;

7 — первичная обмотка (%а );

8 — вторичная некомь:утируемая oáьютка (Ю ), расположенная на одном керне с первичной обмоткой;

9 — вторичная коммутируемая обмат ка (ю ), расположенная на I.epHe, гавернутом íà + 90 относительно керна, На котором расположена первична и некоммутируемая вторичная обмотки „, д — угол, тангенс которого несет информацию о соотношении активной и реактивной составляющих измеряемого комплексного сопротивления;

G 5 — н апр яж ение пи т ан и я в ет ни каьа енсацHoHHG-ìoñòoíoé измерительнойй,:хеьж, содержащей измеряемое камчлексное сопротивление;

Оà — напряжение питания ветви кампен сацч они о-мостовой из мерит ельн ой

::.хек, не содержащей измеряемого ксьсчлексного сопротивления;

Ч вЂ” фазовый угол между векторами напряжения пит ани я ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление;

Саф - исходные положения потенциальных точек с, d (вершин кампенсационно-мостовой измерительной схеьи), соответствующие состоянию недоуравновеаивания компенсационно-мостовой измерительной схеьы по обеим составляющим измеряемого комплексного сопротивления;

С д — положение потенциальных тачек с и d (вершин кампенсационномостовой измерительной схема), соответствующие состоянию полного равновесия компенсационно-мостовой измерит ельн ой схежи1

Cd(C д ) - напряжение небаланса компенсационно-мостовой измерительной схеьыр

db - прямая, по которой перемещается потенциальная точка d при уравновешивании компенсационно-мостовой схеьы по tgd (Я);

aLd,с(С вЂ” окружности уравновеиивания в обобщенных обозначениях вевей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление.

Процесс уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной схемы по 4g д (Q) заключается в изменении напряжения питания ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление путем коммутации витков вторичной обмотки Ф параметрического трансформатора, расположенного на керне, перпендикулярном керну, содержащему первичную обмотку W

Момент квазиравновесия по тангенсу угла потерь характеризуется выводом точки (на одну Окружность уравновж.ивания с(C при этом возможно использование любых известных способов формирования регулирующих воз— действий .

Так, в момент квазираввовесия треугольник Сс1кв подобен треугольнику

abf т,е. < С" равен < f а значит

ted = 1Lg Ð, причем

6 ОЬ фХ .

В то же время соотнсшение (1) можно выразить через соотнссаение витков вторичных обмоток параметрического тр ан сф ормат ор а

4g d = 4g if=

Щ (2) Таким образом, зная —,, можно

174 определить значение составляющей, пропорциональной танген у угла потерь или добротности (4g d, Я) .

Использование предлагаемой компенсационно-мостовой измерительной схемы позволяет повысить точность и быстродействие измерения составляющих комгитексиого сопротивления (различных емкостных и индуктивных датчиков), снизить аппаратурные затраты, что особенно важно при разработке

АСУТП.

Формула изобретения

Мостовая измерительная схема, содержащая ветвь, составленную из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, однородного од681 380 ь ной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, вторую

Ъ ветвь составленную из двух последовательно соединенных образцовых элементт ов, одн Ородных акти вн ой и р е а ктивной составляющим измеряемого ком5 плексного сопротивления, причем оба

Образцовых элемента, однородных одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, включенные в смежные плечи ветвей, содержащей

) (3 и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, соединены между собой и образ) ют Одну из вершин диагонали питания мостовой измерительной схем, ген а=op синусоидального напряжения, n л и ч а ю щ а яс я тем, что„с цепью повьыения точно=ти и быстродействия измерения составл яющ11х ком-,.-=-wc»*== "a".ротивления, в нее заеден параметрн еский трансформатор, содержащий п-.рвичную обмотку, нерегулируемую и ком1утнру.мую вторичные обмотки, причем упомянутая вершина диагонали питания мосТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬHОй СХЕМЫ ПОДЕЛЮЧЕ на к началу нерегулируемой вторичной обмотки, расположенной на керне параметрического трансформатора, на котором расположена первичная обмотка, подключенная к генератору синусоидального напряжения, второй конец ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, подсоединен к концу укаэанной вторичной обмотки

СВОбОДНЫй КОНЕЦ ВЕТВИ, Не СОдЕРжа35 щей измеряемое комплексное сопротивление, подключен к началу когжутируемой вторичной обмотки параметрического трансформатора, которая расположена на керн е, повернутом на 90 относительно керна, на котором расположена некоммутируемая вторичная обмот к а, кон ец к оммут ируемой ат оричной обмотки соединен с концом некоммутируемой вторичной обмотки.

Источники информации, принятые во

45 внимание при экспертизе

1. Карандеев К.Б. Специальные методы электрических измерений. М-Л., Госэнергоиздат, 1963, с. 163-165 таб. 6-1.

Я) 7. Карандеев К,Б. Специальные методы электрических измерений. М-Л.;

Госэнергоиэдат, 196 3, с. 237-240 .

681380

Составитель И. Бахтина

P акт Е Гонца Те И достал Ко екто В. Б тяга

Закаэ 5314/59 Тираж 1090 Подпн сн ое

ЦНИИПИ Государственного ксэмтета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва К-35 Р скак кас в 415, Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул, Проектная, 4