Измеритель изменений сопротивления

Союз Советскнк Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ пщ 808946(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270379 (21) 2742618/18 с присоединением заявки Мо 1)М. Кл. 601 В Госу дарственный комитеСССРделаи изобретенийи открытий оритет бликовано 28,02.81, Бюллетень М опубликования описания 280231 3) УДН .621,317,.733(088, 2) Авторыизобретени П,Ос й В,М,Спиридонов, А,И.Тихо и Г,В,Фролов 1) Заявител нзенский политехнический инсти 4) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИЗМЕНЕНИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ мерять 2изменения ит ча,3 Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения абсолютных и относительных изменений сопротивления,но может быть использовано в качестве преобразователя укаэанных величин,Известен измеритель приращенийсопротивления, содержащий источникпитания, мостовую измерительную цеПь,подключенную к полюсам источника,нуль-орган, входы которого соединеныс вершинами измерительной диагоналицепи, параллельный делитель напряжения, включающий в себя проводимостии ключи, управляющие входы которыхподключены к устройству управления,дополнительные ключи, выполненные надинисторах и подключенные к дополнительному источнику, а также дополнительный рзэистор, включенный междуодной из точек диагонали питания цепи и общей шиной, соединенной с положительнычи полюсами дополнительныхключей.Этот прибор позволяет изабсолютные и относительныесопротивления 1,Известен прибор, который содержисточник напряжения, мост, два клюрабочие входы которых присоединены у первого к диагонали питания, а у второго - к вершине измерительной диагонали, выходы ключей подключены к входам буферного усилителя, нагруженного на интегратор. Выход интегратора через усилитель-ограничитель пэдключен к датчику калиброванного сигнала и к вершине измерительной цепи, выходы датчика калиброванного сигнала соединены с измерителем временных интегралов и с управляющими входами ключей. Принцип действия этого прибора основан на компенсации моста, в результате чего формируется интервал времени, пропорциональный абсолютному изменению сопротивления 2,Недостатками этих приборов являются сложность конструкции и невысокЬе быстродействие (из-эа необходимости уравновешивания моста), которые ограничивают область примененияНапример, при работе с объектами динамического характера они не обеспечивают требуемой точности воспроизведения функции С=В)с(1).Кроме того, недостаток во втором приборе заключается ещз и в неудобстве выходного сигнала для непосредственного наблюдения из- меряемоЛ величины.Изве:тно также устройство измерэния относительного изменения сопротивления, которое содержит моэт,подключенный входами к полю"ам источника питания, инвертиэующий усилитель и усилитель неравновесия с управляемым коэффициентом Усиления, опорны 3 вход последнего подключен к одной из вершин измерительной диагонали моста, а управляюций вход его соединен с выходом инвертируюцего усилителя, вход инвертируюцего усилителя Соединен с одним из полюсов источника (3Однако в этом приборе отсутствует процесс уравновешивания, следовательно, он лишен указанных ограничений по применению, поибор также обладает низкой чувствительно"тьЮ к изменениям измеряемой величины, равнол 0,5 П, Кроме того, к качеству управления коэффициентом усиления усилителя не равновесия дэлжны прздьявляться жесткие требования, так как от этого зависит точно"ть измерения, Дэстичь высокого качества мешает невы:окий диапазон изменения сигнала, поступаю щего на вход инвертирующего усилителя, а также необходимость получения обратно пропорциональной зависимости коэффициента усиления усилителя неравновесия, ЗОНаиболее близким техническим решением к предлагаемому является из- .меритель, содержаций источник питания, измерительную цепь, подключенную входами к пэлюсам источника и составленную либэ последовательно соединенными измеряемям и образцовым сопротивлениями, либо частями одного и того же сопротивления, называемого дифФеренциальным преобразователем, и 40 указатель, подключаемый к выходу измерительной цепи и одному из полюсов источника питания, Этот прибор также позволяет получать измерительную информацию как об абсолютных, так и 45 об относительных изменениях измеряемого сопротивления без уравновешивания, он имеет самую простую измерительную цепь, что облегчает настройку и уменьшает погрешность от неста" 50 бильности сопротивлений, кроме того, при В =а прибор имеет линейную шкалуОднако в этом приборе низкая чунствительность, которая равна 0,25( (для изменения выходного сигнала на 1% требуется изменить измеряемое (или преобразуемое) сопротивление на 4) при обычной измерительной цепи и 0,5 для цепи с дифференциаль ныл преобразователем, сложность отсчета ;1 змеряемой величины (абсолютного лли относительного изменениясопротивления) по указателю. По"ледний недостаток не позволяет приме нять вы"окочувствительные нулевыеуказатели,Цель изобретения - повышение чувствительности и упрощение отсчета,Эта цель достигается тем, что визвестный прибор, содержащий измерительную цепь, входы которой подключены к полю:ам источника питания,и указатель, введены дна блока получения отношения напряжений, входыкоторых у первого в прямом, а у второго в обратном порядке подключенык полюсам источника питания и к выходу измерительной цепи, а выходыблоков соединены с входами указателя,кроме того, измерительная цепь выполнена в виде моста,Указанные отличительные признакипозволяют устранить постоянную составляющую в выходном сигнале измерительной цепи, выполненной в виде делителя напряжения, Кроме того, путемприменения нулевых указателей появляется возможно"ть дополнительно повысить чувствительность прибора,При использовании мостовой измерительной цепи входы блоков полученияотношения напряжений должны подключаться в том же порядке к выходамизмерительной цепи (к вершинам измерительной диагонали) и одному из полюсов источника питания, обеспечиваятем самым увеличение разбаланса мостаНа чертежах (фиг, 1 и фиг, 2)изображены схема и принцип работыпредлагаемого прибора,Прибор содержит источник питания1, измерительную цепь 2, у которойточки б и 7 - входы, а точки 8 и 9выходы, блоки 3 и 4 получения отношения напряжений, указатель 5.Рабэтает устройство следующим образом,В исходном состоянии (фиг, 1) измеряемая величина ьВд.отсутствует,следовательно П 8=Оэ, Так какВ 1=В 2 где В 1 и В 2 - сопротивленияплеч делителя найряжения, напряженияна выходах блоков 3 и 4 определяютсяпо формулам8"ЕВгде Б - напряжение источника питания1, оказываются ранными, Стрелка указателя 5 располагается на нуленой отметке. Это означает, что обеспеченнулевой режим работы измерительнойцепи, и, следовательно, устранен одиниз указанных недостаткон известногоприбора,Пусть теперь сопротивление Вуменьшаетуя на величинудВ =В(1-Е ),где 6= - - . Так как напряженияП, иП 8 изменятся и станут равнымизЯи О -О (2)то изменятся величины напряжений П и П (1), которые могут быть определены по формуламо:о и О:и 1-6 ) (3)а, -еУказатель 5 в этом случае находит-ся под напряжением, равнымП - Б = 2 Е (4) .Выражение (4) получено в том случае, если Е ( 1, Если В и В в измерителе (фиг2) являются частями 10 сопротивления одного и того же дифференциальногб преобразователя то при наличии измеряемой величины В и В изменяются на одинаковую, йо протйвоположную по знаку величинув В , 15 Пусть В увеличилось на 6 В, а В уменьшилось на величину ЯВ, тогда, проведя аналогичные вычисления, получиммк = 4 (5);И)Анализ выражений (4) и (5) показывает, что изменение В (или В иВ) на 1 дает изменение Б на величины, соответственно равные 2 Б и 4 Б, Следовательно, устранен и другой недостаток известного прибора, так как чувствительность его возрастает в 8 раз. Можно показать, что введение новых блоков не нарушает однозначности информации, так как появление измеряемой величины противоположного знака ЗО вызывает отклонение выходного напряжения указателя в другую сторону,П р и м е .р , Рассмотрим результаты применения блоков получения отношения напряжений с мостовой цепью 35 (фиг, 2) и сравним их с известными. В случае использования в качестве элементов моста частей двух дифференциальных преобразователей и при условии, что В=В=В=В.=В и= =3= 40 В+=Я, напряжейие на указатель 5 (фиг.2), подключенный к вершинам измерительной диагонали 8 и 9, равноПк4 Е - П Е (6)При подключении к мостУ (фиг. 2) 4 блоков 3 и 4 на их выводах имеем та-. кие значения напряжений:о"-о - " и о":о --(7)1 1+6 2 то напряжение на указателе 5 в схеме(фиг, 2)равноПик = 4 ПЕ. (9)Сравнение (9) и (6) показывает,что примзнение новых блоков позволяет н с мостовой цепью повысить чувствительность прибора, Однако, нетрудно заметить, что выражения (9) и (5)идентичны, следовательно, мостоваяцепь может быть заменена более простой схемой, имеющей вид делителя напряжения, причем, по чувствительностиони эквивалентны, Указатель 5 в приборе(фнг. 1)может быть нулевым и вы"сокочувствительным.Таким образом, введение новых блоков и новых связей позволяет добиться значительного повышения чувствительности (в 4 или 8 раз) известногоприбора, а также удобства отсчетаизмеряемой величины. Предлагаемыйиэмеритель дает возможность улучшить качество проведения контрольноизмерительных операций и позволяетповысить достоверность информации опротекающем процессе.ФормУла изобретения1, Измеритель изменений сопротивления, содержащий измерительную цепь,входы которой подключены к полюсамисточника питания, и указатель, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения чувствительности иупрощения отсчета, в него введеныдва блока получения отношения напряжений, входы которых у первого в прямом, а у второго в обратном порядкеподключены к полюсам источника питания и к выходу измерительной цепи, авыходы блоков соединены с входамиуказателя,2. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что измерительная цепь. выполнена в виде мостаИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 294108,кл. 6 01 К 13/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРВ 531086, кл 6 01 В 17/10, 1976.3. Авторское свидетельство СССР9 561141, 6 01 В 17/10, 1977.4. Электрические измерения не"электрических величин, Под ред.Новицкого П,В., Л., Энергия,1970, с. 120 (прототип),808946 фиа. Фи Составитель И,БахтинаРедактор К.Лембак Техред М.Коштура Корре Демчик одписноССР д, 4/5 Филиал аказ 403/47 ВНИИПИ по 113035Тираж 743осударственного комитета лам изобретений и открыти Москва, Ж, Рауыская на ПП Патент,;г,ужгород ул, Проектная