Мостовая измерительная схема

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советския Социалистическик Рвсйублик(51)М. Кл. 2) Заявлено 110477 (21) 2476216/18-21 01 Я 17/6 динением заявки с и осударственний комнте СССР делам нзобретеннй н открытнй(23) Приоритет Опубликовано 25.09.79. Бюллетень % 3 Дата опубликования описаиия 2609.79 по 3) УДК 621. 317, 733 (088 8(72) Авторы изобретения " ф унцев, Г.И. Шаронов, И,Н, Захарова и Р,М. Юмаев Пензенский завод-ВТУЗ при заводе ВЭМ,филиал Пензенского политехнического института 71) Заявител 54) МОСТОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СХЕМА Изобретение относится к электрон з мерит ел ь н ой т ехи и ке и пр едн аз н ач ено для измерения составляющих комплексного сопротивления,Известна мостовая измерительнаясхема, содержащая источник питания,измеряемое комплексное сопротивление,уравновешивающие элементы и нульорган (1, В этих схемах невозможносформировать регулирующее воздейст 1 Овие для раздельного уравновешиванияих по одной из измеряеььх составляющих комплексного сопротивления, исПольэуя лишь напржкение питания инапряжение небаланса, 15Известна мостовая измерительнаясхема, содержащая ветвь, составленную из последовательно соединенныхизмеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, однородного одной иэ составляющих измеряемого комплексного сопротивления,вторую ветвь, составленную из, двух последовательно соединенных образцовыхэлементов, однородных активной и реактивной составляющим измеряемогокомплексного сопротивления, причемоба образцовых элемЕнта, одноРодныходной иэ составляющих измеряемогокомплексного сопротивления, включенные в смежные плечи ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, соединенымежду собой и образуют одну иэ вершин диагонали питания мостовой измерительной схем генератор синусоидального напряжения 2 .В данной мостовой измерительнойсхеме 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 точностьюи быстродействием измерения,Целью изобретения является поВьмение точности и быстродействия измерения составляющих комплексного сопротивления.Достигается это тем, что в мостовую измерительную схему, содержащуюветвь, составленную иэ последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления и образцовогоэлемента, однородного одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, вторую ветвь, составленную иэ двух последовательно соединенных образцовых элементов, однородных активной и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления, причем оба образцовым элемента, однородных одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, включенные н смежные плечи ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопративление, соединены между собой и образуют одну из вершин диагонали питания мостовой измерительной схемы, генератор синусоидального напряжения нв эден параметрический трансформатор, содержащий первичную обмотку, нерегулируемую и коммутируемую вторичные обмотки, причем упомянутая вершина диагонали питания мостано: измерительной схеж подключена к наЯалу иереГУ 7 ируемой нтОричной Об 1 от ки, расположенной на керне иараметрического трансформатора, на котором расположена первичная обмотка, подключенная к генератору синусоидального напряжения, второй конец нетни, содержащей измеряемое комплексное сопаотивление, подсоединен к концу ньыеуказанной вторичной обмотки, снободный конец ветви, не содержащейизмеряемое комплексное сапротинл ение,подключен к началу коммутируемой вторичной обмотки параметрического трансформатора, которая распсдажена на керне, повернутом на + 90 относительно керна, на которая распсложена нскомутируемая вторичная Обмотка,конец ком;.Утируемой вторичной Обмотки соединен с концом н скомму- ируеьай вторичной обмотки,Принципиальное отличие пред-.агаемсй кОмпенсацн анка мостовой к." 1 ери" тельной схеьн От известных з к,;ючается н том, чта при такой конфигурации измерительной схеьы Возк-"ИО да" стижение состояния кназиравнаяесия па одной из составляющих измеряемогокомплексного сопротивления, пропорциональной. например, тан генсу угла потерь (добротности), путеь. коьиутации витков вторичной Обмотки параметряческаго трансформатора, расположенной на керне, повернутом на + 90 О от 30 носительио керна, на котором распало Ожена первичная и некоммутируемая нторичная обмотки, Использование в качестве трансформатора питания измерительной цепи паратрансформатора позволяет снизить аппаратурные затра ты и понысить точность измерения, т,к. паратрансформатор обеспечивает не только 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 ныходногонапряжения на90 относительновходы ого,На фиг1 изображена коьпенсаци -,анна-мостоная измерительная схема;на фиг. 2 - круговая диаграмма кампен сацион но-мастон Ой измери тел ьн ойсхеьы,На схеме и диаграмме даны:1 и 2 активная (К) и реактивная(с ) составляющие измеряемого комплексного сопротивления;.3 и 4 - образцовые, некоыь",утируеьые элементы (3 в Кз, 4=,СпричемЯ= - ;3 в с5 - Образцаный элемент (Виспользуеьий для выбора предет.а измерения;б в . параметаический трансформатор;7 - первичная обмотка ( Фа );8 - вторичная некоммутируемая обмотка ( Ф), расположенная на одномкерне с первичной обмоткой;9 - вторичная коммутируемая обматка ( Ю), расположенная на керне,навернутом на + 90 относительно керна, на котором расположена первичнаи некоммутируемая вторичная обмотки ,Ю - угол, тангенс которого несетинформацию о соотношении активной иреактивной составляющих измеряемогокомплексного сопротивления;О 0 - нагряж ние питания нетникаьа енсационно-мостовой измерительной схеьж, содержащей измеряемоеком.члексное сопротивление;ОГ - напряжение питания ветви кампен сацч они о-мостовой из мерит ельн ойсхеьы, не содержащей измеряемогоксьслек сного сопротивления;Ч - фазовый угол между вектораминапряжения пит ани я ветвей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление;Соф - исходные положения потенциальных точек с, д (вершин кампенсационно-мостовой измерительной схеьи), соответствующие состоянию недоуравнонваивания компенсационно-мостовой измерительной схеьь по обеимсоставляющим измеряемого комплексного сопротивления;С 1 б 1 - положение потенциальныхтачек с и й (вершин кампенсационномостовой измерительной схеьы), соответствующие состоянию полного равновесия компенсационно-мостовой измерительной схеью;Сд(С д 1 - напряжение небалансакомпенсационно-мостовой измерительной схемаИЬ - прямая, по которой перемещается потенциальная точка д при уравновваивании компенсационно-мостовойсхеьы по гд(Я):с(.д,о(С- окружности уравнавединания в обобщенных обозначениях ве(2) Формула изобретения вей, содержащей и не содержащей измеряемое комплексное сопротивление.Процесс уравновваивания компенсационно-мостовой измерительной схемыпо 1 СУ (Я) заключается в изменениинапряжения питания ветви ке содержащей измеряемое комплексное сопротивление путем коммутации витковвторичной обмоткк Ф. параметрического трансФорматора, располсакенного накерне, перпендикулярном керку, содержащему первичную обмоткуМомент квазиравновесия по тангенсу угла потерь характеризуется выводом точки ( на одну окружность уравновешивания сС при этом возможноиспользование любых известных способов Формирования регулирующих воз -действий,Так, в момент кваэираввовесия треугольник Скв подобен треугольникуаЪЙ т,е.С" равен9а значит10 = 1 хР причем В то же время соотксщение (1) можно выразить через соотнссаение витков вторичных обмоток параметрического трансФорматора Таким образом, зная - можноопределить значение составляющей,пропорциональной танген "у угла потерь илк добротности1 Р Я) .Использование предлагаемой компенсационно-мостовой измерительной схема позволяет повысить точность ибыстродействие измерения составляющихкомгцтекского сопротивления (различных емкостных и индуктивных датчиков), снизить аппаратурные затраты,что особенно важно при разработкеАСУТП,Мостовая измерительная схема, содержащая ветвь, составленную из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, однородного одьной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, вторуюЪветвь составленную из двух последовательно соединенных образцовых элементов, однородных актквкой и реактивной составляющим измеряемого ком плексного сопротивления, причем обаобразцовых элемента, однородных одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, включенныев смежные плечи ветвей содержащей 10 к не содержащей измеряемое комплексное сопротивлекие, соединены междусобой и образ)ют одну из вершик диагонали питания мостовой измерительной схем гене втор скнусокдального напряжения о т л и ч а ю щ а яс я тем, что с цепью повьыенкяточно:тк к быстродействия измерениясоставляющих комп.-энск:го са". отквлени я, в н ее введен параметрическийтран сФорматор, содержащий первичнуюобмотку, нерегулируелю к коммутнру- мую вторичные обмотки, причем уполщкутая вершина диагонали питания мостовой измерительной схемы поделючена к началу нерегулкруелой вторичнойобмотки, расположенной на керне пар аметрич ес кого тран с Формат ора, н акотором расположена первичная обмотка, подключенная к генератору синусоидального напряжения, второй конецветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, подсоединенк концу укаэанной вторичной обмоткисвободный конец ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, подключен к началу коммутируемой вторичной обмотки параметрического трансФорматора, которая расположена ка керне, повернутом на 90относительно керна, на котором рас положена некоммутируемая вторичнаяобмотка, конец коммутируемой вторичной обмотки соединен с концом некоммутируемой вторичной обмотки,Источники инФормации, принятые во 45 внимание при экспертизе1, Карандеев К,Б, Специалькые методы электрических измерений. М-ЛГосэнергоиздат, 1963, с. 163-165таб. 6-1.50 7. Карандеев К,Б. Специальные методы электрических измерений. М-ЛГосэнергоиэдат, 196 3, с, 237-240.681380 Составитель И. БахтинаТе И Астал Хо екто В. Е Г Подписноета СССРиЯнаб ц э 5314/59 Тираж 1090ЦНИИПИ Государственного ксеетпо делам иэобретений и открыт1130 35 Москва 3-35 Р ска ПППфПатентф , г. Уигород, улПроектная, 4