Мостовое измерительное устройство

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 75 А(5 С 0 САНИЕ тит ин ик Ров,и нтизм змеОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Серьезнов А.Н. Измеренияиспытаниях авиационных конструкна прочность, М.: Машиностроен1976, с.227.Труды/ЦАГИ, вып.1289.М 19с.16, фиг.10,(57) Изобретение относится к крольно-измерительной технике ибыть использовайо при мостовыхрениях, в частности, при тензо рениях. Цель изобретения - повышениепомехозащищенности устройства - достигается за счет компенсации ЭДС помех, приведенных к выходам линий связи, равными им и встречно направленными ЭДС. Для этого в устройство дополнительно введены трехпроводнаялиния связи 11, резистор 10, интегрирующие усилители 14 и 15, трансформаторы 16 и 17 с первичными 18 и19 и вторичными 20 и 21 обмотками,введенными в плечи моста. Устройствотакже содержит объект 1 измерения,калиброванные резисторы 2,3 и 4, источник 5 питания, измерительный элемент 6, трехпроводную линию 7 связи,входы 8,9 и 12,13,выходы 22-26,27.В устройстве подавление. помех можетдостигнуть 1007 при рекомендуемойпрокладке линии связи 11 в непосредственной близости от линии 7 и идентичном их исполнении, 1 ил.1 13207Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано при мостовых измерениях,в частности при тензоизмерениях.Цель изобретения - повышение помехозащищенности мостового измерительного устройства эа счет компенсации ЭДС помех, приведенных к выходам линий связи равными им и встречно направленными ЭДС взаимной ин-,дукции в обмотках трансформаторов,введеннных в плечи моста,35 На черетеже изображена структурная электрическая схема устройства. 15Мостовое измерительное устройство содержит объект 1 измерения и три калиорованных резистора 2-4 в четырех плечах моста, источник 5 питания и измерительный элемент 6 в диа-, 20 гоналях моста, трехпроводную линию 7 связи, подключенную входами 8 и 9 к выводам объекта 1 измерения, причем два провода лнии связи включены в плечи моста, а третий - в его диа гональ дополнительный резистор 10 и дополнительную трехпроводную линию 11 связи, подключенную входами 12 и 13 к дополнительному резистору 10, два интегрирующих усилителя 14 и 15 30 с входами по напряжению и выходами по току и два трансформатора 16 и.17, первичные обмотки 18 и 19 которых подключены к выходам соответствующих интегрирующих усилителей 14 и 15, а вторичные обмотки 20 и 21 трансформаторов включены в плечи моста последовательно с проводами линии связимежду ее выходами 22 и 23 калиброванными резисторами 2 и 4, 40 при этом дополнительная линия 11 связи подключена своими выходами 24-26 к входам усилителей, причем ее выход 26, соединенный с общей точкой входов и выходов усилителей д 5 14 и 15, соединен также и с выходом 27 линии 7 связи в диагонали моста. Дополнительная линия 1 1 связи выполнена с таким же шагом скрутки и такой же экранировкой, как и линия 7 50 связи, или без скрутки и экранировки, если линия 7 связи выполнена без скрутки и экранировки приводов, и расположена рядом с линией 7 связи на расстоянии от нее не более трех 55 сотых долей длины волны электромагнитной помехи, а дополнительный резистор 10 расположен рядом с объектом 1 измерения на расстоянии не 59 2большем указанного (0,03 длины волны помехи).В виду идентичности выполнения (шага скрутки и экранировки) и расположения линии 7 связи и дополнительной линии 11 связи, а также сопротивлений объекта 1 измерения и дополнительного резистора 10 относительно источников электромагнитных помех, в линиях 7 и 11 связи наводятся одинаковые ЭДС помех, которые. однако не могут быть измерены в самой линии 7 связи. На выходах дополнительной линии 11 связи, не нагруженной на выходах (входное сопротивление усилителей с входами по. напряжению весьма велико), напряжения равны ЭДС помех е - между выходами 26 и 24, е, - между выходами 26 и 25. Такиеже ЭДС помех могли бы быть измерены на выходах линии 7, если бы она не была нагружена другими элементами моста. Выходной ток интегрирующего усилителя 14, преобразующего напряжение в ток с интегрированием, равным току 1 в первичной обмотке1 Втрансформатора 16, есть11= Ки ер 1 ИЕу (1) где К - константа характеризующаяЯ 6Эусиление усилителя 14 иимеющая размерность проводимости.Изменения тока 1 индуцируют вовторичной обмотке 20 трансформатора16 ЭДС взаимной индукцииМ(2)где М - взаимная индуктивность6обмоток трансформатора 16.Подстановка (1) в (2) показывает,что ЭДС еь равнасеть Мц Км, ер 1 С М 16 Кн ей 1 (3)При соблюдении условия М К =1выполнение которого обеспечиваетсясоответствующим выбором значенийМд и К , согласно (3)е =е(4)2 ь Р 1Аналогично при М, К 5 = 1 (Мо Взаимная индуктивность обмоток трансформатора 17; К, - константа усиления усилителя 15) ЭДС взаимной индукции в обмотке 21 трансформатора 17 есть3 13207Ввиду того, что выходное сопротивление усилителя бесконечно велико (токовый выход усилителя), сопротивление, вносимое трансформаторами в мост, определяется только собственными индуктивностями вторичных обмоток трансформаторов и может быть сделано весьма незначительным на рабочих частотах устройства ( и не влияющим на его работу) за счет увели чения индуктивностей первичных обмоток трансформаторов и коэффициентов К и К, усилителей с целью снижения значений индуктивностей вторичных обмоток и достижения необходимых зна чений М .и М, .Выбором полярностей включения обмоток трансформаторов обеспечивается. встречное направление ЭДС е и е ,П 1 е и е. В результате ЭДС взаимной 20 индукции е , и екомпенсируют ЭДС помех е и е, наводимых в ликии 7 связи Вследствие этого ЭДС помех не вызывают протекания токов помех по элементам моста и не влияют на 25 напряжение на входе измерительного элемента 6, которое оказывается зависящим лишь от напряжения питания .моста, создаваемого источником 5, и значений сопротивлений элементов 30 1-4, Это напряжение измеряется измерительным элементом и точно характеризует значение сопротивления объекта 1 измерения.Условием. выполнения (4) и (5) является нагружение входов дополнительной линии 11 связи сопротивлением дополнительного резистора 10, которое, как и сопротивление объекта 1 измерения, является приемником по мех. Для работы устройства не требуется равенства сопротивлений объекта 1 измерения и резистора 10, но они должны быть соизмеримыми, одного порядка величины. Это всегда можно 45 обеспечить, так как мостовые измерители применяются для точных изме. рений, т.е. тогда, когда порядок значения измеряемого сопротивления известен, 50 Кроме того, условием выполнения (4) и (5) является необходимость достаточно близкого расположения линий 7 и 11 связи - на расстоянии не более 0,03 длины волны помехи, определяемой конечной скоростью распространения электромагнитных волн помехи. Если для защиты линии 7 свя 59 4зи от помех приняты такие конструктивные меры, как скрутка проводов или/и экранировка, то такие меры должны быть применены и в отношении дополнительной линии 11 связи, чтобы обеспечить равенство условий восприятия помех обеими этими линиями.Полярность включения вторичных обмоток 20 и 21 в схему моста, требуемая для компенсации помех, легко определяется экспериментально. Для этого между выходом 27 линии 7 связи и общей точкой элементов 2, 6 и 20 включается один канал осциллографа, а между выходом 27 и общей точкой элементов 4 и 21 - второй его канал. Вблизи линий 7 и 11 связи производится коммутация тока с целью наведения в линиях 7 и 11 преднамеренных помех. При этом на экране осциллографа видны импульсы помех при неправильном включении обмоток 20 и 21 в мост.Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается положительный эффект повышения помехозащищенности устройства за счет компенсации помех, наведенных на объект измерения и линию связи.Подавление помех, наведенных на объект измерения и на линию связи, в предлагаемом устройстве может приближаться к 1002 при прокладке дополнительной линии 11 связи в непосредственной близости от основной линии 7 связи и идентичном их выполнении (одинаковые шаг скрутки и экранировка) и расположении дополнительного резистора рядом с объектом измерения. Формула изобретения Мостовое измерительное устройство, содержащее клеммы для подключения объекта измерения и три калиброванных резистора в плечах моста, источник питания и измерительный элемент в диагоналях моста, а также основную трехпроводную линию связи, соединенную входами с клеммами для подключения объекта измерения, причем два провода основной трехпроводной линии связи образуют плечи моста, а третий включен в диагональ питания, дополнительный резистор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены дополнительная трех" проводная линия связи, подключенная входами к выводам дополнительного5 13207596резистора, два интегрирующих усили- но с двумя проводами основной трехтеля и два трансформатора, при этом проводной линии связи, выход третьедва провода дополнительной трехпро- го провода основной трехпроводной водной линии связи подключены выхо- лини связи соединен с выходомтретьедами к входам соответствующих интег го провода дополнительной трехпроводрирующих усилителей, первые выводы ной линии связи, с общими выводами первичных обмоток трансформаторов входов и выходов интегрирующих усиподключены к выходам интегрирующих лителей, с общей шиной и с вторыми усилителей, а вторичные обмотки тран- выводами первичных обмоток трансфорсформаторов соединены последователь- Ю маторов.Составитель В.Семенчук Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич Корректор В.вутяга Заказ 2656/49 Тираж 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4