Мост переменного тока

(51)5 0 01 Й 17/1 ИСА ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ инамики АН УССР льник, А.А. Вдовин льство ССС/10, 1980.тока Р 5084,ТОКАя к электроизмет быть использоя параметровй в широком диобретения - парения за счет ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) МОСТ ПЕРЕМЕННОГО (57) Изобретение относитс рительной технике и може вано для определени комплекснь 1 х сопротивлен апазоне значений. Цель и вышение точности изм снижения аддитивнои погрешности, обус-, ловленной остаточным падением напряжения на паразитном импедансе в цепи обьекта измерения, и за счет снижения мультипликативной погрешности, обусловленной наличием паразитного импеданса в цепи образцовой меры, - достигается путем введения в мост переменного тока двух дополнительных блоков 15 и 16 дифференциальных преобразователей, у которых вторые входы первого и второго делителей напряжений подключены соответственно к началу и концу цепи, соединяющей выход неинвертирующего цифроаналогового преобразователя 3 с зажимом для подключения объекта измерения - для первого дополнительного блока и цепи, соединяющей выход инвертирующего цифроаналогового преоб1631448 10 15 20 25 30 40 45 разователя 2 с образцовой мерой 14 - для второго. Благодаря введению компенсирующих напряжений указанные составляющие погрешности измерения уменьшаются на 2 - 4 порядка в зависимости от рабочей частоты и погрешностей применяемых элементов. На практике это позволяет уменьшить погрешности измерения в области Изобретение относится к электроизме.- рительной технике и может быть использовано для определения параметров комплексных сопротивлений в широком диапазоне значений,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет снижения аддитивной погрешности, обусловленной остаточным падением напряжения на паразитном импе,ансе в цепи объекта измерения, и за счет снижения мультипликативной погрешности, обусловленной наличием паразитного импеданса в цепи образцовой меры.На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема устройства,Устройство содержит генератор 1, дваподключенных к нему управляемых делителя 2 и 3 напряжения(УДН) на операционных усилителях, первый из которых используется в инвертирующем, а второй - в неинвертирующем режиме работы, детектор 4 равновесия, основную образцовую камеру 5, включенную между выходом инвертирующего УДН и первым зажимом детектора равновесия, зажимы 6 и 7 для подключения объекта измерения, первый иэ которых соединен с первым зажимом детектора равновесия, а второй - с выходом неинвертирующего УДН, первый дифференциальный преобразователь 8(ДП) сделителями 9 и 10 напряжения, установленнйми на входе операционного усилителя 11, дополнительную образцовую меру 12, включенную между выходом первого дифференциального преобразователя 8 и зажимом 7 для подключения обьекта измерения, Позициями 13 и 14 обозначены паразитные импедансы цепей объекта измерений и образцовой меры, Второй и третий дифференциальные преобразователи 15 и 16 (ДПи ДП) соединены вторыми входами делителей напряжения соответственно с началами и концами цепей, содержащих паразитные импедансы 13 и 14.Выход второго преобразователя соединен свторым зажимом детектора равновесия и первым входом первого делителя третьего малых импедансов до уровня, основной погрешности измерения (в 10 - 100 раз в зависимости от класса моста), а также расширить диапазон измерения и разрешающую способность от 10 -10до 10 5- 106 Ом, следовательно, достигается поставленная цель - повышение точности измерения, 1 ил. дифференциального преобразователя, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя УДН 2.Мост переменного тока работает следующим образом,Напряжение генератора 1 подается на объект измерения через масштабирующий УДН 3, Коэффициент преобразования последнего изменяется дискретно по поддиапазонам измерения с кратностью, определяемой коэффициентом перекрытия поддиапазона, который, в свою очередь, соответствует диапазону регулирования коэффициента передачи УДН 2. С помощью последнего осуществляется плавная регулировка напряжения, подаваемого на образцовую меру 5. Токи, протекающие через объект измерения 1 х и меруо взаимно вычитаются во входной цепи детектора 4 равновесия. Процесс уравновешивания моста заключается в выборе поддиапазона измерения с помощью УДН 3, при котором ток объекта измерения наиболее близок к току образцовой меры и в плавном регулировании УДН 2 до достижения минимальной амплитуды тока на входе детектора равновесия. Результатом уравновешивания являются коды на входах УДН в момент равновесия моста, которые соответствуют мантиссе и порядку измеряемою параметра объекта измерения. Грубая компенсация влияния паразитного импеданса 13 на результат измерения осуществляется эа счет его обесточивания компенсирующим током 35 1 к, который формируется дифференциальным преобразователем 8 и дополнительной образцовой мерой 12, Напряжение, прикладываемое.к мере 12 с выхода преобразователя 8, равно сумме амплитуд напряжений на выходах УДН 2 и УДН 3, поэтому ток 1 равен току 1 о, а в момент равновесия 1 О = - 1,. Из-за неидеальности элементов дифференциального преобразователя 8.и меры 12 компенсирующий ток к отличается от тока х на некоторую величину Л. Поэтому на паразитном импедансе Ъ (13) ветви обьекта измерения имеется падение напряжения51015 Л 1 о д 2 по + д 1 2 пх =д 1 1 о 2 о 55 Огпх =ЛЬ2 пх. Это приводит к аддитивной погрешности измеренияЬЪ =2 пх дк,где дк = Ь 1 к/1 кДля устранения указанной погрешности напряжение О 7 пх выделяется дифференциальным преобразователем 15 и подается на второй зажим детектора равновесия. При этом значение тока 1 х определяется выраже- нием где Ох - напряжение на выходе УДН;д 1 - относительная погрешность преобразования дифференциальных преобразователей 15 и 16,а аддитивная погрешность измерения уменьшается до величиныд у дк д 1 2 пх2 пх + 2 п Наличие паразитных сопротивлений 2 по(14) в цепи образцовой меры, а также подача напряжения Оупх на детектор равновесия приводит к появлению двух мультипликативных составляющих погрешности измерения, соответственно равных д 1, 2 2 по . дг, Опх где Оо - напряжение на выходе УДН 2.Первая из этих погрешностей уменьша 1ется в -х - раз выделением с помощью дифО 1ференциального преобразователя 16 падения напряжения на 2 по и подачей этого напряжения на неинвертирующий вход операционного усилителя УДН. Вторая составляющая мультипликативной погрешности УСтРаНЯЕтСЯ ПОДаЧЕй НаПРЯжЕНИЯ Огпх На преобразователь 16, При этом относительная погрешность формирования тока 1 о, определяющая мультипликативную погрешность измерения, определяется выра- жением Преимуществом моста переменного тока по сравнению с прототипом является существенное уменьшение дополнительных аддитивной и мультипликативной погрешностей измерения, которые возникают при определении малых импедансов из-за уве 20 25 30 35 40 45 50 личения отношения паразитных импедансов подводящих цепей к импедансам обьекта и образцовой меры,Благодаря введению компенсирующих напряжений указанные составляющие погрешности измерения уменьшаются в 1раз, т,е, на 2 - 4 порядка, в зависимости от о 1рабочей частоты и погрешностей применяемых элементов, На практике это позволяет уменьшить погрешности измерения в области малых импедансов до уровня основной погрешности измерения (в 10 - 100 раз, в зависимости от класса моста), а также расширить диапазон измерения и разрешающую способность от величин порядка 10-г 10 Ом до величин порядка 10 - 10 Ом,Формула изобретения Мост переменного тока, содержащий генератор, подключенные к нему инвертирующий и неинвертирующий управляемые делители напряжения, детектор равновесия, основную образцовую меру, включенную между выходом инвертирующего управляемого делителя напряжения и первым зажимом детектора равновесия, первый и второй зажимы для подключения объекта измерения, причем первый подключен к первому зажиму детектора равновесия, а второй - к выходу неинвертирующего управляемого делителя напряжения, первый дифференциальный преобразователь на основе операционного усилителя с двумя делителями напряжения на входах, у которого первый вход первого делителя, подключенного к неинвертирующему входу усилителя соединен с общей шиной, первый вход второго соединен с выходом усилителя, который через дополнительную образцовую камеру соединен с вторым зажимом для подключения обьекта измерения, а вторые входы первого и второго делителей соединены соответственно с выходами неинвертирующего и инвертирующего управляемых делителей напряжения, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй и третий дифференциальные преобразователи, у которых вторые входы первого и второго делителей напряжения подключены соответственно к началу и концу цепи, соединяющеи выход неинвертирующего управляемого делителя напряжения с вторым зажимом для подключения обьекта измерения - для второго дифференциального преобразователя, и цепи, соединяющей выход инвертирующего управляемого делителя напряжения с образцовой мерой - для1631448 Составитель В.СеменчукТехред М.Моргентал Корректор Л,Бескид Редактор М.Товтин Заказ 542 Тираж 408 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 третьего, причем первые входы первых делителей напряжения соединены у второго дифференциального преобразователя с общей шиной, а у третьего - с выходом второго дифференциального преобразователя и вторым зажимом детектора равновесия, при этом выход третьего дифференциального преобразователя подключен к второму входу инвертирующего управляемого дели теля напряжения.