Автоматический мост переменного тока

О П И С А Н И Е и)834536ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сокзэ СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет Государственный комитет СССРио Делам изобретений , и открытий а Опубликовано 30.05.81. Бюллетень Й 20(53) УЙК 621,317, .733(088.8) Дата опубликования описания 30,05.81 Г;.,; .-" Ф. Б. Грииевич и М, Н. СурдуИнститут электродинамики АН Украинской ССР(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ПЕРЕМЕННСГО ТОКА1Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к .при борам для измерения параметров комплексных сопротивлений.Известны автоматические мосты пере. менного тока, уравновешивание которых основано на использовании параметричес-. кой модуляции регулируемых параметров измерительной цепи. В указанных приборах первоначально производят модуляцию регулируемого параметра измери 1 О тельной цапина а затем В зависимости от знака модуляционного приращения сигнала на выходе мостовой цепи, изменяют состояние последней 11 .15Недостатком этих приборов является пониженное быстродействие, обусловленное необходимостью затрат времени на модуляционное воздействие, а также сильным влиянием квадратурной составляющей на длительность процесса уравновешивания еНаиболее близким к предлагаемому является автоматический мост переменного тока, содержащий генератор, выход которого подключен к мостовой измерительной цепи (МИЙ) и модулятору, суммагор вход которого соединен с выходом МИцдва усилителя-преобразователя, включенных между выходами сумматора, МИЕ 1 и входами вычитающего устройства; а также детектор равновесия, включенный между выходом вычитающего устройства и счетными входами реверсивного счетчика, управляющего состоянием МИЦ и триггера реверса, управляющего направлением счета реверсивного счетчика. Между выходом модулятора и одним из входов сумматора включен управляемый инвертор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера реверса 2.Однако при наличии неравновесия. по параметру, квадратурному к уравновешйваемому, модуляционное приращение на выходе вычитающего устройства резко уменьшается по мере приближении к равновесию, Этот недостаток приводит10 Цель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия и помехоустойчивости.Поставленная цель достигается за счет того, что автоматический мост переменного тока, содержащий генератор,15 .соединенный с основным модулятором и мостовой измерительной цепью, .два усилителя-преобразователя, вычитающее устройство, детектор равновесия, включенный между выходом вычитающего устрой 20 ства и счетными входами реверсивного счетчика и триггера реверса, причем выход триггера реверса соединен с управ ляющими входами реверсивного счетчика25 и управляемого инвертора, а второй вход упомянутого инвертора подключен к выходу основного модулятора, снабжен двумя дополнительными модуляторами, тремя переключателями и двумя трехвходовыми сумматорами, включенными между выходом мостовой измерительной пепи и входами усилителей-преобразователей, два дополнительных модулятора включены между выходом генератора и вторыми входами сумматоров, первый переключатель включен между выходом управляемого инвертора и третьими входами сумматоров, два других переключателя включены между выходами усилителей-преобразователей и входами вычитающего устройства, а входы управления всех переключателей подключены к выходу триггера реверса.На чертеже представлена структурная . схема предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1, к выходу которого подключена мостовая юмерительная цепь (МИЦ) 2, а также основной 3 и дополнительные 4 и 5 мо 50 дуляторы. Выходы дополнительных модуляторов 4 и 5 и выход МИБ 2 соединены со входами сумматоров 6 и 7. К третьим входам сумматоров 6 и 7 через йоследовательно соединенные управляемый55 инвертор 8 и переключатель 9 подключен рыход основного модулятора 3, Выходы сумматоров 6 и 7 через усилители-преобразователи 10 и 11 и дополнительные 30 3 83453 к тому, что при наличии квадратурной составляютпей резко возрастает погрешность уравновешивания моста из-за паде ния чувствительности системы уравновешивания прибора по регулируемому пара - метру, а это в свою очередь приводит к существенному удлинению процессауравновешивания моста и уменьшению его быстродействия. 6 фпереключатели,12 и 13 соединены со входами вычитающего устройства 14, выход,ной сигнал которого поступает на детектор 15 равновесия. детектор 15 равновесия управляет реверсивным счетчиком 16 и триггером 17 реверсаУстройство работает следующим образом.Выходной сигнал МИБ 2 одновременно поступает на входы сумматоров 6 и 7 на другие входы которых подаются сигналы Ц соответственно от модуляторов 4 и 5. Сигналы О модуляторов 4 и 5 равны и противофазны, не изменяются в процессе уравновешивания и по амплитуде выбираются равными или больше максимально возможной амплитуды квадратурной составляющей выходного, сигнала мостовой цепи 2, На . вход одного из сумматоров 6 и 7 при помощи управляемого инвертора 8 и переключателя 9 поступает выходной сигнал ДОосновного модулятора 3, который по амплитуде соответствует единице дискретности уравновешивания моста и также не меняется в процессе уравновешивания. Инвертор 8 и переключатель 9 управляются трщтером 17 реверса таким образом, что выходной сигнал модулятора 3 поступает либо на вход сумматора 6, либо на вход сумматора 7 синфазно с сигналом соответствующего до- полнительного модулятора 4 или 5. В результате суммирования выходного сигнала МИЫ 2 и модуляционных сигналов на выходах сумматоров 6 и 7 действуют неравные по амплитуде напряжения, которые усиливаются и выпрямляются при помощи усилителей-преобразователей 10 и 11 и затем через переклю- чатели 12 и 13 подаются на входы вычитающего устройства 14, Переключатели 12 и 13 работают синхронно с переключателем 9 так, что вычитающее устройство 14 всегда вычитает выходной сигнал канала, где не подан сигнал модулятора 3 из сигнала канала, куда в данный момент подан выходной сигнал модулятора 3. Выходной сигнал вычитающего устройства 14 подается на детектор 15 равновесия, который анализирует знак выходного напряжения вычитающего устройства 14 и, если он положительный, то изменяет состояние триттера 17 реверса, а если отрицательный, вырабатывает импульсы; поступающие на реверсивный счетчик 16 до тех пор, пока мостовая измерительная цепь5 834536 ФСравним по быстродействию предлагаемое и известное устройства.Пусть порог чувствительности детектора равновесия в известном устройствесоставляет, например 0,1 ЬОм, тогдапри -0,10 модуляционное ,прираьОмОкщение, равное одному шагу дискретности, вызывает приращение напряженияЬО на входе детектора равновесияменьше, чем его порог чувствительности, Такое приращение детектор равновесия не чувствует, в результате чегозафиксировано равновесие моста и мостпереходит к уравновешиванию .доследуюЪщей, более младшей декаде., хотя приэтом неравновесие моста может составитьпо меньшей мере один шаг старшей декады. Пля того, чтобы при уравновешивв 2 Онии последующей, более младшей, декадой доуравновесить мост, понадобитсясделать по меньшей мере десять дополнительных щагов, что снижает быстродействие моста по меньшей мере в 2-3 развеВ предлагаемом устройстве сохраняется высокая чувствительность, невзирая на наличие значительной по величине квадратурной составляющей, что позволяет снизить погрешность уравновешивания моста до предельной величины, равной половине шага модуляции, а следовательно, и повысить его быстродействиев 2- 3 раза. не будет уравновешена. В точке равновесия сигнал на выходе вычитающего устройства положительный независимо отсостояния триггера 17 реверса. Поэтомудетектор 15 равновесия вырабатываетимпульсы, периодически изменяющие состояние триггера реверса, но не изменяет,состояния реверсивного счетчика. Иействительно, пусть неравновесие по регулируемому параметру равно нулю, тогдаамплитуда выходных сигналов усилителей-преобразователей определяется только амплитудой квадратурного сигнала Охи модуляционными сигналами модуляторов, которые складываются векторно.Амплитуда напряжения на выходе канала, передающего .сигнал измерительнойцепи и сигналы основного и дополнительного модуляторов, рввна а амплитуда сигнала на выходе другогоЯканала составляет: 02 = О+О.25 Выходной сигнал канала, в который вводятся оба модуляционных сигнала, больше, чем выходной сигнал второго канала. Так как вычитающее устройство 14 при помощи переключателей 12 и 13 работает так, что всегда вычитает первый сигнал из второго, то при равновесии по регулируемому параметру выходной сигнал вычитающего устройства 14 всегда положительный независи 35 мо от положения триггера 17 реверса, при этом величина разностного сигнала ЬО на выходе вычитающего устройства 14 равнаЬО=О-Ок вОм + - ьОк 40ьОм+ 1/А к Х Одйд б ч 7 дОм (1)ГД 8 А цкИз (1) видно, что модуляционное прира щение ь, О по регулируемому параметру в точке равновесия практически не зависит от величины квадратурной составляющей сигнала неравновесия Д, .если величина А во всем диапазоне изменения квадратурной составляющей О больше единицы, т,е, если соблюдается условие О )О , Это позволяет уравновесить"пахмостовую цепь по регулируемому пара метру с высокой точностью и за счет этого существенно повысить быстродействие прибора. Формула изобретени яАвтоматический мост переменного тока, содержащий генератор, соединенный с основным модулятором и мостовой измерительной цепью, два усилителя-преобразователя, вычитающее устройство, де- . тектор.равновесия, включенный между выходом вычитающего устройства и сче 1 ными входами реверсивного счетчика,и триггера реверса, причем выход триггера реверса соединен с управляющими. входами реверсивного счетчика и управляемого инвертора, а второй вход упомянутого инвертора подключен к выходу основного модулятора., о т и и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, быстродейсч вия и помехоустойчивости, он снабжен двумя дополнительными модуляторами, тремя переключателями и двумя трехвходовыми сумматорами, включенными между выходом мостовой измерительнойСоставитель И. Бах Техред Е.Гаврнлешк рректор М. немчик тор К. Подписн Тираж 732нного комитета СССтений и открытий , Раушская наб., д. 4094/67ВНИИПИ Государствпо делам изоб13035,Москва, Жипиал ППП Патента г, Ужгород, ул. Проектная, 4 7 8345 цепи и входами усилителей-преобразователей, два дополнительных модулятора включены между выходом генератора и вторыми,входами сумматоров, первый переключатель включен между выходом управляе -мого инвертора и третьими входами сумматоров, два других переключателя включены между выходами усилителей-преобразователей и входами вычитающего устройства, а входы управления всех перек 36 8лючателей подключены к выходу триггера реверса,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гриневич ф. Б. Автоматическиемосты переменного тока. Изд-,ео СО .АН СССР, 1964,. Новосибирск, с. 110.2. Авторское. свидетельство СССРпо заявке2687637/21,кл. ЬОЮ 17/10, 1978 а