Нулевая измерительная цепь

(22) Заявлено 19.10.72 (21) 182984418-10с присоединением заявки М 51) .Ч.Кл. С 01 г 17/00 осударственныи коцит Совета Министров ССС на делам изобретений и открытий) Автор изобретен и В. Ю. Кнеллер Ордена Ленина институт проблем управлени(71) Заявптсл ЕВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЦЕП д 4) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения пассивных величин постоянного и переменного тока и для построения преобразователей этих величин в активные скалярные величины.Для получения наиболее оптимального распределения относительной погрешности измерения может возникнуть необходимость в постоянстве относительной чувствительности к изменению измеряемого параметра в пределах диапазона или в независимости чувствительности от одного из измеряемых параметров (в случае измерения параметров комплексной величины). В ряде случаев необходимо обеспечить постоянство абсолютной чувствительности к изменению какого-либо параметра внутри диапазона измерения и т. д,В известных нулевых цепях источник питания питает параллельные ветви, выходные сигналы которых алгебраически суммируются. После узла суммирования имеется общий для ветвей участок преобразования, его во многих случаях выполняют в виде усилителя с высоким коэффициентом усиления, охваченного обратной связью, сигнал которой подается в узел суммирования выходных величин ветвей. В нулевой измерительной цепи с такой структурой задание вида условий равновесия определяет вид зависимости коэффициентов передачи ветвеи от переменных параметров п тем самым и вид зависимости чувствительности цепи от этих параметров. Для изменения последнего необходимо изменять характер зависимости коэффициентов передачи ветвей от переменных параметров, при этом изменяются и условия равновесия. Включение регулирующих органов в четырехплечий мост обеспечивает постоянство чувствительности по регули О руемому параметру, но приводит к потере раздельного отсчета.Для изменения чувствительности цепи присохранении прежнего условия равновесия можно ввести в общую для ветвей часть трак та от узла суммирования до выхода цепи звено с коэффициентом передачи, изменяющимся с изменением переменных параметров ветви по желаемому закону. Однако это влечет за собой существенно усложнение измерительной 20, цепиВ предлагаемой нулевой измерительной цепи выход усилителя подключен к входу звена с коэффициентом передачи К,Благодаря этому возможно изменение чув ствительности цепи прн сохранении прежнего условия равновесия.На фиг. 1 показана структурная схема измерительной цепи; на фиг. 2 - вариант нулевой измерительной цепи переменного тока с 30 известной структурной схемои; на фиг, 3 -,и= (У+1) - ; 55 ветви, охватываемое должно иметь ксэффи 3вариант нулевой измеритслыой пепи, г, которой обеспечено постоянство относительной чувствительности по параметру (лСво все.1 диа- ПаЗОНЕ ИЗМЕРЕНИЯ, ПРИ СОХРаПС 1 цти 1 ТЕХ жЕ, ЧтО и для цепи на фиг, 2 условий равновесия; па фиг, 4 - вариант нулевой измерит(льной пепи, в которой обеспечено постояпсрно относительной чувствительности по параметру 1 дб, во всем диапазоне измерения, прп сохра 1 снии тех же, что и для цепи фиг. 2 усло 1;ий равновесия; па фпг. 5 - вариант четыр 1 тхг(летей 1(ктовой измерительной цени переменного тока, (: которой обеспечено постоянство относительной чувствительности по параметру сУ.1 во всем диапазоне измерения.Измерительная цепь содержит источник 1 питания, ветвь со звеном 2, включающим в себя объект измерения, ветвь со звеньями 3 и 4, узел а алгебраического суммирования выходных сигналов ветвей, звено 5 преобразования сигнала разбаланса цепи, имеющей усилитель с высоким коэффициентом усиления, звено 6 обратной связи, выход которого подключен к входу звена 4, т. е. к узлу б,Обозначив выходной сигнал звена 1 (питающую ветви активную величину цепи) А., выходную активную величину цепи (сигнал на выходе звена 5) А, а коэффициенты передачи звеньев 2 - 6 соответственно К 2, Кгь К 4, Кь, Кб записываем выражение для выходной величины цепи со структурой, показанной на фиг. 1 при достаточно высоком коэффициенте усиления звена 5) К 2 Чувствительность 5. цепи к изменению какого-либо параметра д в точке равновесия,т. е,.при К 1 + К 2 Кз- (К 2 КзКо)К.(1 то д 1Подключение выходного сигнала звена обратной связи к входу звена ветви, выход которого подсоединен к узлу суммирования выходных величин ветвей, не изменяет условий равновесия измерительной цепи, но уменьшает выходную величину цепи, а следовательно и чувствительность цепи в К раз, где Ккоэффициент передачи указанного звена ветви, Выбирая соответствующую точку подключения выхода звена обратной связи ветви, можно целенаправленно изменять характер зависимости чувствительности цепи к изменению того или иного ее параметра, не изменяя условий равновесия,Рассмотрим ряд вариантов выполнения пепи на примере известного двойного трансформаторного моста для измерения С и 1 д 6 емкостного объекта с параллельной схемой замещения, изображенного па фиг. 2. Для такой цепи удельные относительные чувствительности к изменению измеряемых параметров 4х = слСи и у = 1 дб г в точке равновесия определяются выражениями дЛо. х1= (у + ); хдх Ло,т. с. чувствительности зависят от обоих измеряемых параметров.ври необходимости обеспечить постоянствоотносительной чувствительности Яг во всем диапазоне измерения нужно охватить обратной связью звено в ветви моста с коэффициентом передачи Л = (у+ 1) - или, чтоI(эквивалентно с учетом условий равновесия це- пи 1где Р = 1 г 2 т 2 Сов; 12 Ч =о Сото30 звено с коэффициентом передачиК 4 = (2 Ч + 1)Условия равновесия цепи показанной на1фиг. 3, (регтг тируеигые параметры ле и - ) те35 Йоже, что и для цепи, изображепной на фиг, 2, аудельная относительная чувствительность кизменению х постоянна во всем диапазоне измерения,Когда необходимо обеспечить постоянствоотносительной чувствительности 5 выходзвена обратной связи должен быть подключенк входу звена с коэффициентом передачиК 1 = ху - =- г 2 ЧР (соответствующий вариант45вьшо;щения измерительной цепи с прежнимиусловиями равновесия И 5 и = сопэг показан нафиг. 4),В случае необходимости обеспечения по 50 сОянства аосолОтпой чУвствитеиы 1 ости к изменению х == 11 С, во всем диапазоне измерения (5,ы, = Соиэ(о), в известной цепи (фиг. 2) Следовательно, звено в цепью обратной связи, циент передачи00 та( (У 1 1) - г 2 Ч + 111,Измерительная цепь, обладающая55 5 и= Сонэ имеет гид, показанный па фиг. 3,475557 ф иг.1 фиг. 2 Ск,-9 Бк однако теперь вместо параметра и по значению которого отсчитывалось ранее значение С , необходимо регулировать параметр пгИзобретение позволяет обеспечить желаемый вид зависимости чувствительности цепи от переменных параметров при сохранении прежнего вида условий равновесия для исходной измерительной цепи постоянного или переменного тока любой конфигурации. На фиг. 5 приведена четырехплечая мостовая цепь, в которой обеспечивается постоянная удельная относительная чувствительность к изменению параметра ю 1, предполагается, что Я 2 уу, + (аь,12 6Предмет изобре Гснп 511.1 улевая измерительная цепь, содержащаяподключенные к источнику питания две параллельные ветви, причем, одна пз них включает б в себя объект измерения, и другая образованапо меньшей мере двумя звеньямп, одно из которых, имеющее коэффициент передачи К включено на выходе упомянутой ветви, узел алгебраического суммирования, соединенный с о выходами суммирования обеих ветвей и входом блока усилителя, отличающаяся тем, что, с целью изменения чувствительности цепи при сохранении прежнего условия ее равновесия, выход усилителя подключен к входу звена с 1 Б коэффициентом передачи К."в 508 1 арго 902асиноо ко 1 и гси Совет Министрач изо 5 ретси н открвтг 1ква, Ж.35, Рущскаи иаб., д. 4/5 Заказ М 1097 И.зд. ЦНИИПИ Гасу:гаро пг дс 113035, 31 ос