Устройство для измерения комплексных сопротивлений

(и)879502 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскикСоциалистическихРеспублик(51)М. Кд. С 01 й 27/02//С 01 К 17/12 3 ЬеударстеапвЯ кенитет СССР ао делам нзебретеннЯ и еткрытлЯ(71) Заявитель Институт электродинамики Академии наук Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙИзобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений в диапазоне низких частот.5Известен трансформаторный мост переменного тока для измерения параметров двухполюсника, содержащий генератор синусоидального напряжения, трансформатор напряжения, подключенный к генератору, компаратор токов, образцовые меры, подключенные с одной стороны к обмоткам трансформатора напряжения, а с другой - к обмоткам компаратора токов, детектор равновесия 1).Недостатком известного трансформаторного моста является то, что он непригоден для измерений на частотах, ниже нескольких сотен или десятков герц из-за резкого возрастания габаритов трансформатора, снижения точности и чувствительности измерительной цепи. Наиболее близким по технической сущности среди известных трансформаторных мостов переменного тока является устройство для измерения ком- . плексных сопротивлений, содержащее источник питания, нуль-индикатор и измерительную схему, выполненную в виде трансформаторного моста и состоящую из трансформатора напряжения с входной и двумя выходными обмотками, индуктивного компаратора токов с рабочими обмотками, измеряемого объекта и образцовой меры, модулятор и два демодулятора ключевого типа, причем вход модулятора соединен с выходом источника питания, выход - с первичной обмоткой трансформатора напряжения, а управляющий вход - с выходом генератора прямоугольных импульсов, входы первого и второго демодуляторов подключены соответственно к образцовой мере и измеряемому объекту, выходы - к соответствующим выходным обмоткамтрансформатора напряжения и рабочимобмоткам индуктивного компараторатоков, а управляющие входы - к генератору прямоугольных импульсов 21.Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что в известном устройстве необходимо использовать образцовые меры большой емкости, а существующие образцовые конденсаторы большой емкости обладают.значительной нестабильностью.Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениякомплексных сопротивлений, содержащее генератор напряжения, индикаторравновесия, трансформатор напряжения,два демодулятора, один из которыхвключен между нерегулируемой вторичной обмоткой трансформатора напряжения и одним из зажимов для подключения объекта измерения, образцовуюмеру емкости, введена образцовая мера активной проводимости, первыйвывод которой подключен к первой регулируемой вторичной обмотке трансФорматора напряжения, к второй регулируемой вторичной обмотке которогоподключен первый вывод образцовоймеры емкости, второй вывод которойсоединен с вторым выводом образцовоймеры активной проводимости, с вторымзажимом для подключения объекта измерения и с входом второго демодулятора, выход которого соединен с индикатором равновесия, первый выход генератора напряжения соединен с первичной обмоткой трансформатора напряжения, второй выход - с управляющими входами демодуляторов,На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения комплексных сопротивлений.Устройство содержит генератор 1напряжения питания, трансформаторнапряжения 2, первичная обмотка 3которого подключена к первому выходугенератора 1 напряжения питания, второй выход которого соединен с управляющими входами демодуляторов 4, 5,объект измерения 6, образцовую меру7 емкости, образцовую меру 8 активной проводимости, вторичные обмотки9, 10, 11 трансформатора напряжения2 и индикатор равновесия 12.Устройство работает следующим образом.50 где О напряжение на первичной обмотке трансформатора 2;число витков первичной обмотки трансформатора 2;число витков обмотки 9 трансформатора 2;число витков обмотки 10трансформатора 2;емкость объекта измерения 6; Синусоидальное.напряжение с частотойс первого выхода генератора 1через трансформатор напряжения 2 прикладывается к входу демодулятора 4и к образцовым мерам 7 и 8. К управляющему входу демодулятора 4 прикладывается напряжение с второго выходагенератора 1, имеющее частотуДемодулятор 4 работает в ка честве преобразователя частоты, причем от него требуется высокая точностькоэффициента преобразования, Напряжение с выхода демодулятора 4 с разностной частотой = прикладывается 15 к объекту измерения 6. На образцовыемеры 7, 8 подается сигнал с частотойпричем=пГ ; Поэтому, в отличие от известных мостов переменноготока, на выходе мостовой цепи дан ного устройства действует сигналнеравновесия, представляющий собойсумму сигналов двух разных частот.Для того чтобы сравнить их: ампли-туды и при этом сохранить необходимыефазовые соотношения, между выходоммостовой цепи и индикатором равновесия 12 включен демодулятор 5, которыйпреобразует сигнал частоты ветвейобразцовых мер 7, 8 в сигнал частозо ты Г . Последний вычитается из сигнала ветви объекта измерения 6, которыйпроходит через демодулятор 5 без изменения, либо претерпевая изменение поамплитуде и фазе в той же степени,что и преобразуемый сигнал, В связис этим от демодулятора 5 требуетсяневысокая точность, а лишь постоянство коэффициента передачи на частотах 2 иРассмотрим условие равновесия мостовой цепи устройства, Если объектизмерения представляет собой емкость,то условие равновесия моста имеетвид= 20 с , где- ток через объект измерения 6, а Эос - ток черезобразцовую меру 7, и может быть представлено также в виде:у - " к 1 с=ц1 со, 11Г Г5 8795Ср - емкость образцовой меры 7,К - коэффициент преобразования демодулятора 4.Преобразуя выражение (1), учитывая, что=С и полагая, что К =1(последнее для демодулятора 4, работающего при неизменном входном напряжении, можно осуществить с достаточной томностью), получают0 огнием меры емкости значительно меньшей величины.Также следует отметить, что в устройстве имеется возможность расширения пределов измерения емкостей по сравнению с прототипом за счет изменения отношения пв 1,1 Г,Формула изобретенияУравновешивание мостовой цепи данного устройства, как и в известныхтрансформаторных мостах, осуществля ется регулированием числа витков вторичных обмоток 10 и 11. В известныхтрансформаторных мостах переменного тока на основном пределе измерения, емкость образцовой меры является соизмеримой с емкостью объектаизмерения. Из выражения (2) следует,что в устройстве может быть применена образцовая мера емкости 7 в ираз меньшей величины, а посколькузначениедостигает 100 и более, томера емкости в данном устройстве может иметь значительно большую точность, чем в известном.Иэ выражения (21 следует, что изменение отношения частоти Р , вызванное их взаимной нестабильностью,приводит в данном случае к появлениюпогрешности измерения. Чтобы избежать3%этого, в данном устройстве используются не два генератора с частотами,отличающимися на величину частоты Р,а один, два выходных сигнала которого формируются из напряжения, вырабатываемого одним и тем же задающимгенератором 1,Таким образом, в устройстве достигается повышение точности измерений,за счет высокой точности формироваазния тока образцовой ветви мостовойцепи, что обусловлено устранениемиз нее демодуляторов и использоваУстройство для измерения комплексных сопротивлений, содержащее генератор напряжения, индикатор равновесия, трансформатор напряжения, двадемодулятора, один из которых включен между нерегулируемой вторичнойобмоткой трансформатора напряженияи одним из зажимов для подключенияобъекта измерения, образцовую меру.емкости, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности, введена образцовая мера активной проводимости, первый вывод которой подключен к первой регулиру.емой вторичной обмотке трансформатора напряжения, ко второй регулируемой вторичной обмотке которого подключен первый вывод образцовой меры емкости, второй вывод которой сое.динен со вторым выводом образцовоймеры активной проводимости, со вторымзажимом для подключения объекта изме-рения и с входом второго демодулятора, выход которого соединен с индикатором равновесия, первый выходгенератора напряжения соединен с первичной обмоткой трансформатора напряжения, второй выход - с управляющими входами демодуляторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Трансформаторные измерительные мосты. Под. ред. К,Б.Карандеева,М., 1970, с. 169.2. Авторское свидетельство СССРУ 454507, кл. 6 01 б 27/02, 1973879502 712 15 Тираж 735ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская на Зака одписноСР, д. 4/5 фил ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная 4 Составитель Л,фоминаРедактор Н.Козлова Техред М.Голинка Корректор СД 1 екм