Трансформаторный мост переменноготока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистическик Республик(22) Заявлено 1 Ц)379 (21) 2734278/18-21 ФМ )(л3С 01 Н 17/12с присоединением заявки Но(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретеннН и открытнй(54) ТРАНСфОРМАТОРНЫИ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к приборам для измерения комплексных сопротивлений,Известны трансформаторные мосты,в которых для повышения точностиосуществляется компенсация влияниясопротивлений коммутирующих устройствобмотки трансформатора напряжений исоединительных проводов в цепи образцовой меры посредством создания вназванных элементах тока, равногорабочему, но протекающему навстречупоследнему и формирующемуся при помощи пассивных схем 1.Однако в этом устройстве необходимо дублировать обмотку, котораяподключается к образцовой мере. Еслиэта обмотка регулируемая, требуетсяудвоение числа коммутирующих элементов и схем управления ими, что существенно усложняет конструкцию измерительной цепи.Известен также трансформаторныймост, в котором формирование коммутирующего тока осуществляется припомощи усилителя с заданным (например два) коэффициентом усиления 2.Недостаток этого устройствасложность обеспечения точного значения коэффициента передачи компенсирующего усилителя в диапазоне частот.Кроме того, оно является неэкономичным, поскольку выходной сигнал. усилителя компенсации в два или болеераз должен превышать сигнал на обмотке трансформатора напряжения, и, следовательно, необходимо иметь значительное напряжение питания для этогоузла.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройствуявляется мост переменного тока. Трансформаторный мост переменного тока 15 содержит генератор, к которому подключен трансформатор напряжения сдвумя вторичными обмотками, индикатор равновесия, образцовое сопротивление, включенное между индикатором 20 и одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения, зажимы для подключения измеряемого сопротивления,один из которых подключен ко второйвторичной обмотке трансформатора нап ряжения, а второй - к индикатору равновесия, повторитель напряжения, входкоторого подключен к точке соединенияобразцового сопротивления и вторичнойобмотке трансформатора напряжения,а 30 также дополнительное образцовое соп 808949ротивление, один вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения (3).Недостаток устройства - невысокая точность измерений в диапазоне частот, которая объясняется неточной компенсацией паразитных сопротивлений в цепи образцового сопротивления,а также нагрузкой делителя напряжения на межобмоточную емкость трансформатора тока,Цель изобретения - повышение точнОсти в диапазоне частот,Указанная цель достигается тем,что трансформаторный мост переменного тока, содержащий генератор, к которому подключен трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками, индикатор равновесия, один выводкоторого соединен с вторичными обмотками трансформатора напряжения, обобразцовое сопротивление, включенноемежду вторым выводом индикатора равновесия и одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения, зажимыдля подключения измеряемого сопротивления, один из которых подключен ко второй вторичной обмотке трансформатора напряжения, а второй - ко второму выводу индикатора равновесия,повторитель напряжения, вход которогосоединен с одним выводом образцового сопротивления и выводом вторичной обмотки трансформатора напряжения, а также дополнительное образцовое сопротивление, один вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения, снабжен резистивным делителем напряжения, резистором, источником питания и транзистором, эмиттер которого подключен к другому выводу дополнительного образцового сопротивления, а коллектор - ко входу повторителя напряжения, причем резистор включен между эмиттером транзистора и источником питания, средняя точка реэистивного делителя напряжения соединена с базой транзистора, а крайние выводы - с источником питания,На чертеже изображена схемэ предлагаемого трансформаторного моста,Трансформаторный мост содержитгенератор 1, трансформатор 2 напряженМЯ с Двумя вторичными обмотками,обфзцовое сопротивление 3 зажимы 4и 5 для подключения измеряемого сопротивления, индикатор б равновесия,повторитель 7 напряжения, дополнительное образцовое сопротивление 8,транзистор 9, резистор 10, резистивиый делитель 11 и источник 12 питания,Трансформаторный мост переменного тока уравновешивается регулированием числа витков вторичных обмоток трансформатора 2 напряжения, Условие равновесия моста описывается выражениемф 4 Ь где Ы и Х 4 - числа витков вторичныхобмоток, подключенныхсоответственно к образцовому сопротивлению 3(2 ) и к зажиму 4 для10 подключения измеряемого сопротивления Ех,Наличие в цепи образцового сопротивления 3 (Е о ) паразитных сопротивлений Е, представляющих собой суммусопротивлений обмотки трансформаторанапряжения, коммутирующих элементови проводов, соединяющих образцовоесопротивление с обмоткой трансформа-,тора, приводит к возникновению погрешности измерения, равнойфИ 2Компенсация влияния укаэанных паразитных сопротивлений осуществляетсяследующим образом,Напряжение с обмотки, подключеннойк образцовому сопротивлению 3, подается на вход повторителя напряжения7, выход которого через дополнительное образцовое сопротивление 8 (2" )подключен к эмиттеру транзистора ,в результате чего через.дополнительное образцовое сопротивление потечетток, Если коэффициент передачи повторителя напряжения равен единице, а35Е о = Ео, то ток равен току ветви моста,. содержащей образцовое сопротивление(указанный ток протекает черезэмиттер транзистора 9), Ток коллектора транзистора приблизительно (с точ 40 ностью до 1-сС) равен току эмиттера,поэтому через коллектор транзисторав компенсируемую обмотку поступаетток ), приблизительно равный рабочему, Так как ток 3 протекает черезпаразитные сопротивления навстречурабочему току, падение напряженияна них уменьшается и точность измерения возрастает.П р и м е р . Определим степенькомпенсации погрешности измерения,достигаемую в предлагаемом устройстве1комп р55 где сУ, - погрешность формированиякомпенсирующего тока. Нетрудно показать, что"=ФффОщ где д" - погрешность дополнительноОго образцового сопротивления;Рц- погрешность коэФФициента передачи повторителя напряжения;65808949 Формула изобретения у 2 пдап КдО Дььа 40 д - погрешность передачи токаиэ эмиттера в коллектортранзистора 9,Величина Р не принимает 0,1,величина 8 п в реальных условиях работы повторителя напряжения также непревышает 0,1 - 0,2. Погрешность 5где 9 - коэффициент усиленияйтранзистора, Применяя транзисторы с500 - 1000 или используя составные транзисторы, можно легко обеспечить значение д с 0,1,10Таким образом, погрешность формиования компенсирующего тока равнасГ0,3 - 0,4 ,гЭто означает, что погрешность измерения уменьшится в число раз, равное Ккомо = угу- = 250 - 300 раз,Нестабильност ь указанной компенсациив диапазоне частот незначительна иопределяется только частотными характеристиками используемых транзисто- ,Яров.Используя современные высокочастотные транзисторы,можно легко обеспечить высокую степень компенсации в ди"апазоне до нескольких сот килогерц ивыше, Высокая точность компенсации(особенно на высоких частотах) обеспечивается также тем, что выходноесопротивление транэистора со стороныколлектора весьма велико и может составить 10 - 10 Ом и выше, а еговыходная емкость при применении высо- З 0кочастотных транзисторов составляетединицы пикофарад, достаточно стабильна (дс ( 10),и может бытьВычлегко скомйенсирована до 0,3-0,5 пф.Эти обстоятельства позволяют снизить дополнительную составляющуюбо нагруэочной погрешности до величины, равной где Н - активная составляющая выходного сопротивленияповторителя тока, собранного на транзисторе 9;АСЬ, - нестабильность выходнойемкости транзистора 9. Если 2 составляет единицы Ом, то, при укаэанных выше Вь,и ьС ЭЬ,эна чение с на частотах 100 - 200 кГцоп - 6не превышает 10 и является пренебрежимо малой величиной.Таким образом, точность измерения в предлагаемом устройстве по 55 сравнению с известным повышается более чем в 10 раз в широком диапазо- . не частот, так как более чем в 10 раз повышается точность компенсациивлияния параэитных сопротивленийТрансформаторный мост перемеиного тока, содержащий генератор,к которому подключен трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками,индикатор равновесия, один выход которого соединен с вторичными обмотками трансформатора напряжения, образцовое сопротивление, включенноемежду вторым выводом индикатора равновесия и одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения, зажимы для подключения измеряемогосопротивления, один из которых подключен ко второй вторичной обмоткетрансформатора напряжения, а второйко второму выводу индикатора равновесия, повторитель напряжения, входкоторого соединен с одним выводомобразцового сопротивления и выводомвторичной обмотки трансформаторанапряжения, а также дополнительноеобразцовое сопротивление, один вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности в диапазоне частот, онснабжен реэистивным делителем напряжения, резистором, источником питания и транзистором, эмиттер которогоподключен к другому выводу дополнительного образЦового сопротивления,а коллектор - ко входу повторителянапряжения, причем резистор включенмежду эмиттером транзистора и источником питания, средняя точка реэистивного делителя напряжения соединена с базой транзистора, а крайниевыводы - с источником питания.Источники информации,принятие во внимание при экспертизе1. Братусь Ю,В Карпенко В,П,Некоторые пути повышения точностиодинарных мостов с трансформаторомнапряжения. К., Препринт 79, ИЭДАН УССР, 1974, с, 14.2, Братусь Ю,В., Карпенко В,П,Некоторые пути повышения точностиодинарных мостов с трансформаторомнапряжения. К , Препринт 79, ИЭДАН УССР, 1974, с313, Братусь Ю,В., Карпенко В,П,Некоторые пути повышения точностиодинарных мостов с трансформаторомнапряжения, К., Препринт 79, ИЭДАН УССР, 1974, с. 45,808949 Составитель И,БахтинаЛембак Техред М. Коытура Корректор М,демчик Редакто ака илиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная,03/47 Тираж 743 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРоткрытийушская наб д, 4/5