Устройство для одновременного и независимого измерения состявляющих комплексных сопротивлений

О П И С А Н, И Е (и) 58809ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Свввтваа Социалистических Республик(22) Заявлено 08.01,76 (21) 2310427/18-21 1) М. Кл.з б 01 К 27/02 с присоединением заявкиГосударственный комитетСовета Министров СССРпо дедам изобретенийи открытий 23) Приорите) Дата оп кования описания 01.02.78(72) Авторы изобретени А. А. Кольцов и О. Н. Вещев Уфимский нефтяной институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО И НЕЗАВИСИМОГО ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ2 Предлагаемое устройстводля использования в разлипромышленности, где требуетсплексные электрические сопрпример при преобразованиивеличин в параметры электри предназначено чных отраслях я измерять комотивления, нанеэлектрических ческих цепей. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для раздельного измерения параметров комплексных сопротивлений, которое представляет собой квазиуравновешенный мост, одна из ветвей которого, образованная измеряемым сопротивлением и последовательно соединенными образцовыми сопротивлениями и конденсатором, подсоединена к скользящему контакту индуктивного делителя напряжения, первичная обмотка которого включена на источник, один из входов квадратурного детектора, по показаниям которого определяют момент квазиравновесия по добротности, подключен к измеряемому сопротивлению, а другой - к плечу сравнения. Один из входов второго квадратурного детектора, используемого для определения квазиравновесия по индуктивности, подключен к образцовому конденсатору, а другой - к общей заявленной точке измеряемого сопротивления и плеча сравнения и к свободному концу делителя напряжения. Этому устройству присущ ряд недостатков.Устройство позволяет определять параметры только индуктивных сопротивлений последовательной схемы замещения.5 Формула для определения Есодержитквадрат частоты напряжения питания. Это создает необходимость точного определения и стабилизации частоты и приводит к дополнительной погрешности измерения, вызванной 10 погрешностью стабилизации и измерения частоты, и делает формулу неудобной.В процессе приведения схемы в измерительное состояние регулируется резистор, включенный последовательно с измеряемым сопро тивлением, а также число витков индуктивного делителя напряжения, нагруженного измерительной цепью. Это приводит к изменению режима работы измерительной цепи в процессе приведения ее в измерительное состояние, 20 что практически исключает возможность измерения параметров нелинейных сопротивлений.Целью изобретения является частотнонезависимое измерение составляющих линейных и 25 нелинейных индуктивных и емкостных сопротивлений по последовательной и параллельной схеме замещения в широком диапазоне тока нагрузки.Поставленная цель достигается тем, что в 30 устройстве для одновременного и независи5 10 15 мого измерения составляющих комплексных сопротивлений, содержащем два трансформа тора, последовательно соединенные изме.ряемое сопротивление и образцовый резистор, подключенные к скользящему контакту индуктивного делителя напряжения, первичная обмотка которого соединена с источником, и к первому трансформатору, квадратурный индикатор по активной составляющей, квадратурный индикатор по реактивной составляющей и переключатель, скользящий контакт индуктивного делителя напряжения через квадратурный индикатор по активной составляющей подключен к общим выводам измеряемого сопротивления и образцового резистора и к последовательно соединенным квадратур- ному индикатору по реактивной составляющей, первой группе контактов переключателя, второму трансформатору, квадратурному устройству, второй грппе контактов переключателя и к первому трансформатору.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показана топографическая диаграмма устройства при измерении емкостного сопротивления по последовательной схеме замещения.К зажимам 1 источника питания параллельно подключены; измерительная цепь, состоящая из последовательно соединенных измеряемого сопротивления 2 и резистора 3; индуктивный делитель напряжения 4 и первичная обмотка 5 - 1 трансформатора 5, Вторичная обмотка 5 - 2 трансформатора 5 подключена к входу квадратурного устройства 6, к выходу которого подключен трансформатор 7 с регулируемым коэффициентом трансформации. Измерительное состояние схемы устанавливается по квадратурным индикаторам 8 и 9 реактивной и активной составляющих, опорные напряжения которых формируются соответственно квадратурным устройством 6 и делителем напряжения 4. Режим работы устройства определяется положением переключателя 10, имеющего две группы контактов: 10 - 1 и 10 - 2. Еего первое положение (крайнее левое) соответствует измерению индуктивных сопротивлений по последовательной схеме замещения, второе - емкостных сопротивлений по последовательной схеме замещения, третье - индуктивных по параллельной схеме замещения, четвертое (крайнее правое) - емкостных по параллельной схеме замещения,Устройство работает следующим образом.При измерении, например, емкостного сопротивления по последовательной схеме замещения (2=Я - Х,) топографическая диаграмма примет вид, показанный на фиг. 2. При квадратуре напряжений У, и Уы, устанавливаемой при помощи индикатора 9, найдем, что активная составляющая Ьизмеряемого сопротивления равна1 х -(1) 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 где Я - сопротивление резистора 3,Р - число витков регулируемого плечаделителя напряжения 4,В 2 - число витков нерегулируемого плеча делителя напряжения 4.Устройство допускает применение любогоделителя напряжения, например резистивного,индуктивный делитель выбран из-за рядасвойственных ему положительных свойств(качеств),Реактивная составляющая определяется поквадратуре напряжений У, и У по индикатору 8. Тогда реактивная составляющая Х.измеряемого сопротивления определится поформуле,=, ф, (2) где %5 - число витков регулируемой обмоткитрансформатора 7,В 6 - число витков нерегулируемой обмотки трансформатора 7, если соблюдается условие Т,= %4;где Уз - число витков первичной обмоткитрансформатора 5К 4 - числО ВиткОВ Вторичной Обмоткитрансформатора 5.Выражения (1) и (2) являются общимидля всех режимов измерения, т. е. независимо от характера реактивности и схемы замещения измеряемого сопротивления его активная составляющая отсчитывается по числу витков К, а реактивная составляющая по числу витков 145.Таким образом данное устройство выгодно отличается от известных тем, что позволяет осуществлять раздельное и независимое измерение составля 1 ощих комплексных сопротивлений по значению двух регулируемых элементов независимо от характера реактивности и схемы замещения измеряемого сопротивления, причем отсчетные формулы общие для всех видов сопротивленйй и не содержат частоты напряжения питания, в процессе приведения устройства в измерительное состояние режим работы измерительной цепи не изменяется, т. к. регулируются опорные напряжения квадратурных индикаторов, а ток нагрузки ограничивается только образцовым резистором.Одновременно сохраняются все положительные свойства лучших квазиуравновешенных устройств: применяются наиболее точные индикаторы Квазиравновесия - квадратурные, индикаторы имеют общую заземленную точку, квадратурное устройство при необходимости может быть также заземлено. В качестве регулируемых элементов используется число витков обмоток.Формула изобретенияУстройство для одновременного и независимого измерения составляющих комплексных сопротивлений, содержащее два трансформатора, последовательно соединенные измеряЗаказ 3170/4Н Изд.100 Государственного комит по делам изобре 113035, Москва, )К, Тираж 1109ета Совета Министрений и открытийРаушская наб., и. 4 исн Тппогра р. Сапунова, 2 емое сопротивление и образцовый резистор, подключенные к скользящему контакту индуктивного делителя напряжения, первичная обмотка которого соединена с источником, и к первому трансформатору, квадратурный индикатор по активной составляющей, квадратурный индикатор по реактивной составляющей и переключатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью частотнонезависимого измерения составляющих линейных и нелинейных индуктивных и емкостных сопротивлений по последовательной и параллельной схеме замещения в широком диапазоне тока нагрузки, скользящий контакт индуктивного делителя напряжения через квадратурный индикатор по активной составляющей подключен к общим выводам измеряемого сопротивления и образцового резистора и к последовательно соединенным квадратурному индикатору по реактивной составляющей, первой группе контактов переключателя, второму 10 трансформатору квадратурному устройству,второй группе контактов переключателя и к первому трансформатору.