Устройство для измерения сопротивления

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51101 к 27/02 ЕТЕНИЯ вФь С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРытий ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) 1Илюкович А,М.,Техника электрометрии. М., "Энергия", 1976.2. Авторское свидетельство СССР Нф 712778, кд, 0 О 1 й 27/02, 1976, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее генератор зарядных импульсов, образцовый конденсатор, нелинейный элемент, образцовый резистор и нуль-орган, причем выход генератора зарядных им= пульсов через образцовый резистор соединен с анодом нелинейного элемента, катод которого соединен с входным зажимом и первой обкладкой образцового конденсатора, вторая обкладка которого соединена с вторым входным зажимом, другим выходом генератора зарядных импульсов и общей шиной устройства, в первый и второй входы нуль-органа соединены с первым и вторым выводами образцового резистора, отличающееся тем, что,.с целью повышения точности, в него введены три источника линейй , 1157479 но растущего напряжения, источникэкспоненциально растущего напряжения, измеритель отношения двух напряжений, второй нуль-орган и блок уп-.равления,причем выход первого нульоргана соединен с первым входомблока управления, третий выход генератора зарядных импульсов соединенс входом установки в "0" первого источника линейно :растущего напряжения и с вторым входом блока управления, три выхода которого соединеныс входами трех источников линейнорастущего напряжения, четвертый выход блока управления соединен свходом установки в "0" второго источника линейно растущего напряжения,пятый выход блока управления соединен с входом установки в "0" источника экспоненциально растущего напряжения и третьего источника линейнорастущего напряжения, выход второгоисточника линейно растущего напряжения и выход источника экспоненциаль.но растущего напряжения соединены свходами второго нуль-органа, выходкоторого соединен с третьим входомблока управления и с входом запускаизмерителя отношения двух напряжений, информационные входы которогосоединены соответственно с вьмодамипервого и третьего источников линейно растущего напряжения.1157Изобретение относится к электрометрии, а именно к электрометрическнм методам и устройствам для измерения сопротивления, и может быть использовано для измерения сопротивле ния изоляции изделий и аппаратуры, а также выходного сопротивления датчиков, например, электрохимических датчиков с твердым электролитом.Целью изобретения является ловы- О шение точности измерения сопротивления эа счет устранения нелинейности зависимости между измеряемым сопротивлением и величиной, поступающей в измерительный блок (в данном слу ц чае интервал времени между началом формирования линейно-изменяющегося напряжения и моментом пробоя нелинейного элемента ).На фиг.1 представлена блок-схема 2 р устройства для измерения сопротивле ния,на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для измерения сопро тивления содержит генератор 1 заряд- р ных импульсов, образцовый резистор 2, нелинейный элемент-опорный диод Э образцовый конденсатор 4, измеряемое.сопротивление 5, нуль-орган 6,источник 7 линейно растущего напряжения, блок 8 управления, измеритель 9 отношения двух напряжений,источник 10 линейно растущего напряжения, нуль-орган 11источник 2экспоненциально растущего напряжения, источник 13 линейно растущего напряжения первый выход генератора 1 зарядных импульсов через резистор 2 и опорный диод Э подключен к образцовому конденсатору 4, вторая . обкладка которого заземлена и парал- О лельно которому подключено измеряемое сопротивление 5, Входы нуль-органа 6 подключены к резистору 2. Третий выход генератора 1. зарядных импульсов напряжения .подключен к входу установки в нуль первого источника 7 линейно растущего напряжения и к второму входу блока 8 управления, к первому входу которого подключен вы,ход нуль органа. 6. Выход источника 7 ф линейно растущего н пряжения подключен к первому информационному входуизмерителя 9 отношения двух напряжений. Выход второго источника 10 линейно растущего напряжения подключен к первому входу второго нуль- органа 11, н второму входу которого . подключен выход источника 2 экспо 479 г ненциально,растущего напряжения. Выход пуль-органа 11 подключен к третьему входу блока 8 управления и квходу запуска измерителя 9 отношениядвух напряжений, к второму информационному входу которого подключенвыход третьего источника .13,линейнорастущего напряжения. Первый, второй,третий, четвертый и пятый выходыблока 8 управления подключены соответственно к входам первого, второгои третьего источников линейнорасту-.щего напряжения 7, 10 и 13 к входуустановки в нуль второго 10 источника линейно растущего напряжения и квходам установки в нуль источника 12экспоненцисчьно растущего напряжения и третьего источника 13 линейно растущего напряжения,Устройство для измерения сопротивления работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает на третьем выходе прямоугольные импульсы, а на первом - прямоугольные импульсы заряда и следующие вслед за ними пилообразные импульсы обратной полярности, Под воздействием импульсов заряда конденсатор (Со) заряжается до напряжения 0 о импульса заряда, а затем разряжается через измеряемое сопротивление (й). Когда сумма напряжения на кснденсаторе и пилообразного напряжения превысит напряжение пробоя опорного диода Э, через опорный диод Э и резистор 2 начинает протекать примерно постоянный ток. Начало возникновения этого тока фиксируется нуль-органом 6. Источник 7 линейно растущего напряжения преобразует интервал времени от начала формирования линейно падающего напряжения и до момента пробоя опорного элемента Э в напряжение О, . Второй источник 10 линейно растущего напряжения преобразует в напряжение, 0 разность интервалов вуе 2мени Ти Т 29 где Т 2 - ТОФ а То рав" но Т йри йв оо , Йсточник 12 экспоненциально растущего напряжения преобразует напряжение 0 в интервал времеви Т 2, за который экспоненциально растущее с постоянной времени 2 к уровню 0 напряжение достигает уровня 0 , где 0 э -напряжение, которому равнялось бы 0 при Й О, Источник 13 растущего напряжения преобразует интервал времени Т 2 в напряжение Ок, пропорциональное этоз 157 му интервалу. В момент равенства экслоненциально растущего напряженияФ О уровню О в момент окончания Т и окончания формирования напряжения О ) производится нуль-органом 11 запуск измерителя 9.отношения двух напряжений, который производит измерение О, к 0 (О/О ). .Временная диаграмма а (фиг.2) изображает форму напряжения, пода ваемого первого выхода генератора зарядных импульсов напряжения. Это напряжение через резистор 2 и опорный диод 3 поступает на РСр цепь, где С - образцовый конденсатор 4, а Р х - измеряемое сопротивление 5. На третьем выходе генератора 1 напряжение появляется во время наличия зарядного напряжения на втором выходе и равно нулю - во время линейно падающего участка напряжения на втором выходе,Временная диаграмма б (фиг.2)изображает форму напряжения на кон денсаторе 4 и сопротивлении 5 относительно общей шины, Под воздействием зарядного импульса конденсатор 4 заряжается до напряжения Оо (участок 1 временной диаграммы), а затем качинает разряжаться по экспоненте через измеряемое сопротивление РдоЗО момента пробоя диода 3 (участки 1 и 11 временной диаграммы), Пробой диода происходит тогда, когда разность между нагряжением на конденсаторе 4 и линейно падающим отрицатель-З 5 ным напряжением стане- равным нли большим напряжением пробоя. На временной диаграмме(фиг.2) пунктиром показано линейно падающее от уровня йапряжение пробоя со скоростью, равной скорости падения напряжения на выходе генератора 1 (временная диаграмма. ). Когда это условное напряжение, показанное пунктиром, становится равным напряжению на кон денсаторе С, т.е. когда О р- КйО это означает, что Ос + КС = От.е. ыполняется условие пробоя опорного иода 3, при этом 1Т. Временная иаграмма Ь показывает форму тока, 5 О протекающего по резистору 2. Временные диаграммы а, 6 и е (фиг.2) демонстрируют работу известного устройства.Временная диаграмма ъ иллюстриру-. ет работу первого источника 7 линей-. но растущего напряжения, который устанавливает в нуль импульсом с тре 479 4тьего выхода генераторана участкевременной диаграммы и включается на время Т, преобразуя интервал Т, в напряжение О,.Временная диаграмма д иллюстрирует процесс получения интервала постоянной длительности Т , котораяравна Т когда Рх ж .Случай, когда Р= ф иллюстрируется на временной диаграмме Б отреэком горизонтальной прямой линии науровне 0, так как лри Ро конденсатор 4 не разряжается и ТНа временной диаграмме е изображен процесс преобразования разностиинтервалов Т -Т з напряжении О,который производится путем включенияблокм управления второго источника 1 О линейно растущего напряженияна время участка 11 временной диаграммы т е на время Т 1 Т (одновибратор, вырабатывающий импульсдлительностью Т входит в составблока 8 управления и отдельно нафиг,1 не показан).Установка в нуль второго источника 10 линейно растущего напряжения производится блоком 8 управления на унастках 1 и 11 временной диаграммы фиг.2, На этой же диаграммес изображен процесс формированияэкспоненциально растущего налряженэя О., который осуществляется источником 12 экспоненциально растущего напряжения который переводитсяблоком 8 управления в нулевое состоянне на участках 1 - 111 временнойдиаграммы.Зкспоненциально растущее с постоянной временинапряжение начинаетформироваться в начале участка 1 Чвременной диаграммы, т.е. в моментпробоя нелинейного элемента 3. Вэтот момент блок управления прекращает установку в нуль источника 12Напряжение 0 стремится к уровню 00 - напряжение, которому равнялосьбы 0 лри РО. Процесс полученияОт - 03 при Рх " О показан на диаграмме е тонкой линией, Т, при этомравен Т,На диаграмме х изображен процессполучения интервала Т от моментаначала формирования напряжения О домомента равенства этого напряжениянапряжению О , который фиксируетсянуль-органом 11, На диаграммепоказан процесс формирования налряже( Опар К (-в - - э Опор О аЪ Опар вО е еете адОоткудаТвТа фи иооОпор "Ое 1Т о(Ц) хСо Опор- Оо ния 0 , который осуществляется третьим йсточником 13 линейно растущегонапряжения.Источник 13 включается на времяТ 2 блоком управления (участок 1 Чвременной диаграммы). На участках 111 временной диаграммы источник 13,так же как и источник 12, устанавливается в нуль.В момент равенства напряжения 16Ое напряжению О второй нуль-орган 11запускает измеритель 9 отношениядвух напряжений, который измеряет отношение О, и О , пропорциональноеизмеряемому сопротивлению Й, Отношение напряжений О и О пропорционально измеряемому сопротивлению Й.Конденсатор 4 (Со )в момент начала формирования линейно изменяющегося напряжения начинает разряжаться 26через измеряемое сопротивление Йс постоянной времени йх = ЙС, отнапряжения О по экспоненте О (с)= 0, ". В то же время линейно изменяющееся напряжение 0(1)-Кй, фрастет, Пробой нелинейного элемента поступает тогда, когда Ос(й)- 0(й) становится большеО , гдеарпа - напряжение пробоя нелйнейногоэлемента, Исходя из этого, определяют зависимость между временем Т ииизмеряемым сопротивлением(1),Отсюда вытекает, что 35 Т 1 ЮоЙ Сев Вевет е е (2)Х о 1(е )Записывают выражение для величины .иснижения напряжения на образцовомконденсаторе 4 (Со) за время Т, . вТ 1а - 0,(1 -.ЙхС,Записывают также выражениепряжения О-Т 2 /о, 0,(т -),при й Т , О О , значит 00 ( ве) на (1 ) следуетв что при 0 в КТ, = О, отсюда из (1) также следует, что првв С = О Определяют 0 из диаграммы е нафиг,1,0 = К (т вт ) = К (т -- вв)(8)Оп,р-О о2 Э 1 1, Э 1 КОпределяются , исходя из пропор- ции ПОдСтаВЛяя В (9) ЭНаЧЕНИЕ Т 1 оа На(5) получают ЬО = Кт в О.,О, ( 1 О) Подставляют в (3) значение аО чзТ 2 То т кд аЙС,Т й ТЙ = - = к 1 т 2 СаИэ (15) следует, что измеряемоесопротивление пропорционально соотношению интервалов Т Т или отношению напряжений 0, О так как Опропорционально Т, а 0 пропорцио 2нально Т,1157479 Составитель О,Панчерниковедактор А.Шандор Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Синицка каэ 3363/44В 113 а лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 748 ИИПИ Государствен по делам ивобрет , Москва Ж Р Подписноео комитета СССРй и открытийская наб., д, 4/5