Способ измерения электрических сопротивлений резисторов мостом постоянного тока

сОюз сОВетснихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1 К 1 Ц 1 стабильно 21) 22) 0 1)6) 3 72) С сопротивлеияния темпе оп ределени ний за сче ратуры окр прецизионн через них исключения в жаюцей среды х резисторов оком - достиг ные расчетным ста, необходи о-либо сопрот не менее чем ева само изогуб,Зас им ается т начеч н путем мье дляполуче ия плеч мения какоменьшают влен ь ра в десят начения ем васс уменьшенные,з на мосте. Зат ч ученные тавляют анавставлены принциации способа.а упрощенная схемоста, включенномоста. Схема соых плеч 1, являжное с ним друдополнительное акже отсчетным, рого механически елении стаа счет исуры окружаю" рецизионных ез них тоами основно полнительное пле" тным дополнительмеряемое с ГосудАРстВенный Комитетпо изОБретениям и отнрцтиямпри гкнт ссср(56) Любимов Л,И., Форсилова И.Д. Поверка средств электрических измере ний. Л,: Энергия, 1979, с. 116, 117Установка типа УИИС; Описание и руководство по эксплуатации, с. 25-2 (51 СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИИ РЕЗИСТОРОВ МОСТОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к особо точным электрическим измерениям на постоянном токе и предназначено для использования в приборостроении, а также в органах государственной и ве домственной поверочной службы. Цель изобретения - повышение точности изм рений и производительности труда при Изобретение относится к особо точным электрическим измерениям на постоянном токе и предназначено для использования в приборостроительной про" мышленности, а также в органах государственной и ведомственной повероч" ной служоы.Цель изобретения - повышение точности измерений при опредбильности согротивлений 3ключения влияния температцей среды и самонагрева ирезисторов проходяц 1 им черком ливают сопротивления плеч до расчетных значений с помощью внешних блоко построенных в основном из однозначных мер электрического сопротивления или их комбинаций, конструктивно п) е назначенных для эксплуатации в масля ной среде, После этого указанные внешние блоки погружаютв масляный термостат, При этом достигается така же точность, как если бы все плечи моста находились в масляном термоста те. 2 ил. Иа Фиг. 1 и 2 предпиальные схемы реализНа Фиг, 1 приведенма одинарно-двойногого в схему двойногодержит одно из основнющееся отсчетным, смегое основное плечо 2плечо 3, являющееся тотсчетные декады котоспарены с отсчетнымиго плеча 1, другое дочо 1, смежное с отсченым, четырех зажимноеротивление 5, потенциальными выводами6 подключенное к отсцетным основномуи дополнительному плечам, блок 7 цетырехзажимной тарной меры, потенциальные выводы 8 которой соединены с другим основным и .дополнительным плечами,блок 9 нуль-индикатора, подключенныйпосредством зажимов 10 и 11 к вершинамосновных и дополнительных плеч, блок12 питания с переключателем полярности, нагрузочным магазином и приборомдля контроля велицины тока, зажим 13,соединенный с одним из потенциальныхвыводов измеряемого сопротивления, пе 15ремыцка 1 ч, соединяющая один из потенциальных выводов блока тарной мерыс одним иэ дополнительных плеч,На фиг. 2 показана полная принципиальная.схема одинарно-двойного моста, необходимая для практицеского осуществления способа применительно к одному из конкретных примеров его реализации - измерению сопротивления в50 Ом в схеме двойного моста. Схема 25содержит внешний блок 15, подключенныйснаружи одним из выводов последовательно к отсчетному основному плецу 1с помощью зажима 16, находящегося нанаружной панели моста, внешний блок17, подключаемый к другому основномуплечу 2 последовательно с ним посредством зажима 18, находящегося на наружной панели моста, внешний блок 19,подключаемый снаружи к отсчетному дополнительному плечу 3 посредством зажима 20, находящегося на наружной панели моста, внешний блок 21, подключаемый одним из вь 1 водов к другому дополнительному плечу ч последовательно сним посредством зажима 22, находяще"гося также на наружной панели моста,зажим 23, подключаемый к другому выводу внешнего блока, соединенного одним из выводов с основным отсцетнымплечом, образцовую меру 21, изображенную в виде цетырехэажимного резистора, добавочное плечо 25, соединенноепосредством перемычки и зажима 26 сзажимом внешнего блока, соединенного50с основным отсчетным плечом, добавочные плечи 27 и 28, подключаемые попеременно посредством зажимов и перемычки 29 к внешним токовым зажимам 30 иф 31 измеряемого сопротивления или об 55разцовой меры, общая вершина добавочных плеч соединена с одним нз выводовблока питания, другой вывод которогосоединен с внешним токовым выводом 32 блока тарной меры, внешнюю перемычку 33, соединяющую внутренние токовые зажимы 3 ч и 35 или 36 блока тарной меры и измеряемого сопротивления или образцовой меры, узел 37, соединяющий цепь одного из добавочных плеч с цепью внешнего блока, соединенного с основным отсчетным плечом, узлы 38 и 39, соединяющие потенциальные и токовые выводы измеряемого сопротивления и образцовой меры соответственно, резистор ч 0 невысокой точности, например около 100 Ом, включенный между узловой тоцкой, соединенной с внешним блоком основного отсцетного плеча и узловой точкой,соединенной с потенциальными и токовыми выводами измеряемого сопротивления или образцовой мерь 1, перемычку 11, закорацивающую этот резистор, мост ч 2 установки.На фиг. 2 штриховкой отмечены меры, погруженные в термостат.Способ характеризуется следующими операциями.Весь диапазон измеряемых сопротивлений, например от 10 до 1 О Ом, разделяют на поддиапазоны, например 10- 100, 100-500, 500-700 Ом и т.д, в зависимости от конкретной измерительной задачи. В дальнейшем границы между поддиапаэонами могут уточняться. Далее подбирают ориентировочные сопротивления плеч моста, соответствующие расчетным энацениям подлежащих измерению сопротивлений в пределах какого-либо поддиапазона с учетом наибольших нагрузок на измеряемое сопротивление 5, например в пределах 500- 700 Ом, с нагрузкой до 1 Вт. При этом избегают схем со значительной асимметрией плеч, т.к, схемы должны обладать достаточной чувствительностью также и при измерении образцовой меры 24, находящейся под меньшей нагрузкой, цем измеряемое сопротивление 5, Кроме того, номинальное сопротивление отсцетного плеча 1 (фиг. 1) для удобства снятия относительного отсчета, которому отдают предпочтение перед отсчетом абсолютным, должно иметь простые значения вида 1000, 2000, 5000 и т.п.Операции согласно способу показаны на примере поддиапазона 500-700 Ом, являющегося достаточно типицным. При подборе ориентировочных величин плеч , исходят из схемы, показанной на фиг,1, вклюценной как одинарный или двойной5 1539 иост, что при предварительном подборе ,плеч не имеет знацения, В качестве плеча 1 ориентировочно выбирают сопротивление 2000 Ом, в качестве блока тарной меры - сопротивление порядка 50 Ом, в качестве плеча 2 - сопротивления примерно в пределах 200-140 Ом, Наибольшая нагрузка на блок 7 тарной меры приходится в начале поддиапазона - при 500 Ом. Поэтому ее строят из двух мер Р 33 1 по 100 Ом, соединенных параллельно. Тогда нагрузка на каждую из них не превысит 0,05 Вт, что допустимо, На плечо 1 приходится нагрузка примерно 0,25-0,3 ВтПоэтому для перераспределения нагрузок это плечо строят из комбинации, показанной на фиг. 2 (внешний блок 15), которая имеет номинальное сопротивление 20 1900 Ом, чтобы в сумме с отсцетнымплечом 1 составить 2000 Ом. В этом случае во всем поддиапазоне 500 700 Ом нагрузка на меры внешнего блока 15 не превышает 005 Вт. Тогда нагрузка на плечо 2 (фиг. 1 и 2) не превысит 0,03 Вт, После этого выбирают схему моста. Она определяется сопротивлениями выводов измеряемых сопротивлений.Если ими можно пренебречь ЗО цто определяется не только их величиной, но и сопротивлениями подобранных плеч, а также характером решаемой задачи, то выбирают схему одинарного мостаВ качестве конкретного примера в поддиапазоне 500-700 Ом показана35 для измерения 540 Ом при нагрузке 1,0 Вт схема двойного моста. Поэтому плечи 1 и 2 (фиг. 1) становятся основными плечами двойного моста. Однако вместо расчетных 2000 Ом на плече 1 (фиг. 2) выставляют 100 Ом, а расчет;., ное значение восстанавливают с помощью внешнего блока 15, подключаемого к основному отсчетному плечу снаружи с 45 помощью зажима 16, находящегося на наружной панели моста. Реализация способа показывается на базе использова" ния моста типа МИС, входящего в сос" тав установки УМИС укомплектованной масляным термостатом с автоматическим поддержанием заданной температуры,Расцетное сопротивление основного плеча 2 (фиг. 1) 185, 18 Ом. Его сопротивление уменьшают до нескольких Ом, а до расчетного значения доьодят с помощью внешнего блока 17. состоящего из двух мер Р 33 1 по 100 Ом, соединенных последовательно и эашунтирован 667 6ных 2000 Ом, например магазином типаР 3026-1 кл. 0,002. Сопротивление внешнего блока 17 равно 181,82 Ом. Поэтому на плече 2 выставляют всего3,36 Ом. Сопротивления дополнительныхплеч 3 и 4 (фиг.и 2) уравнивают досопротивлений основных плеч с помощьювнешних блоков 19 и 21, подклюцаемыхпоследовательно с дополнительными плечами 3 и 4 посредством зажимов 20 и22, находящихся на наружной панелимоста 42 а том случае если на дополнительных плечах 3 и ч недостает сопротивлений, Внешние блоки 19 и 21представляют собой а общем слуцае магазины сопротивления, например, кл.0,02, В данном примере на дополнительном плече 3 выставляют 1000 Ом, навнешнем блоке 19 - тоже 1000 ОМ, на дополнительном плече 4 - 185,18 Ом, а на внешнем блоке 21 - 0 Ом.Затеи внешние блоки 15 и 17, блок7 тарной меры, образцовую меру 24 погружают в термостат, Если сопротивления выводов столь значительны, что простое применение двойного моста недостаточно для исклюцения их влияния, то следует применить так называемое раздельное уравновешивание плеч моста, для реализации которого мосты МИС имеют необходимые схемные и конструктивные решения, позволяющие с предельно высокой тоцностью исключить эти влияния. Вводят три добавочных плеча 25,27,28, Добавочные плечи 25 и 27 подключают с помощью зажимов и перемычек 26,23 и 29,30 к узлам 37 и 38 при подключении измеряемого сопротивления 5 в мост, а добавочные плечи 25 и 28 - с помощью зажимов и перемычек 26,23 и 29,31 к узлам 37 и 39 при подключении в мост образцовой меры 24, Расчетная величина отношения добавочного плеча 25 к сопротивлению добавочного плеча 27 или 28 равна отношению смежных с ними основного плеча и образцовой меры 24.После описанных приемов по подготовке измерительной схемы подключают к мосту измеряемое сопротивление 5 и дают на него полную нагрузку 1,0 Вт. Уравновешивают мост с помощью спаренных отсчетных основного,и дополнительного плеч 1 и 3 и фиксируют отсчет. Затем отключают от одного из зажимов перемычку 41 и вводят в цепь, находящуюся между узлами 37 и 38, резистор 40 с сопротивлением порядка 100 ОмДобиваются, подбирая сопротивление дополнительного плеча 27, цтобы отсчет при включенном сопротивлении ч 0 отличался бы от предыдущего отсчета, когда резистор 10 закорочен, например, не более чем на 0,001. Затем вновь перемычкой 41 закорачивают резистор 10. Далее разрывают цепь перемычки 33 и с помощью имеющихся в цепях дополнительных плеч 3 и ч низкоомных подстроечных магазинов вновь уравновешивают схему. После этого восстанавливают цепь перемычки 33, уравновешивают мост и получают отсчет, окончательный при включении в мост измеряемого сопротивления 5.В качестве добавочных плеч 27 и 28 можно применять магазинь 1 кл. 0,02- 0,05, в качестве плеча 25 - также ма газин или однозначную меру сопротивления. При выборе номинальных сопротивлений добавочных плеч учитывают, что следует избежать перегрузки плеча 27 при нагрузке измеряемого соп ротивления 5 до 1,0 Вт, Поэтому номинальное сопротивление его выбирают обычно меньшим, чем измеряемое сопротивление, с учетом допустимой на его секции нагрузки. По этой же причине 30 добавочное плечо 27 может быть построено из смешанного соединения однозначных мер или из комбинации таких мер с магазином сопротивления.ФДалее сопротивление 5 и добавочное 35 плечо 27 отключают и взамен их включают добавочное плечо 28 и образцовую меру 2 ч, но подав на нее существенноменьшую нагрузку, чем 1,0 Вт, например 0,05-0,1 Вт, не превышающую допус тимую величину. Повторяют те же операции, что и при подключении в мост измеряемого сопротивления 5. За расчетную величину принимают разность между окончательными отсчетами при измере-4; нии на мосте образцовой меры 2 ч и сопротивления 5 или изменение таких разностеи в течение определенных интервалов времени.Если сопротивлениями выводов можно пренебречь, то измерения следует проводить в схеме одинарного моста, Для перехода к нему отключают перемычку 11 от вывода 8, один из выводов блока нуль-индикатора 9 отключают от зажима55 11 и переключают к зажиму 13, добавочное плечо 25 отключают от зажима 23, сняв с него перемычку 26, и оставляют подключенным к мосту одно из добавочных плеч 27 или 28, которое превращается в добавочное сопротивление в цепи блока питания 12. В схеме одинарного моста блок 7 тарной меры является третьим, при этом полностью внешним плечом, подключаемым к мосту снаружи.Для уменьшения влияния токов утечки в конце диапазона, например при измерении 100 000 Ом, при построении внешних блоков отдают предпочтение такому их варианту из числа возможных, сообразуясь одновременно со вместимостью термостата, в котором составляющие их меры имеют меньшие сопротивления, Например, если номинальное сопротивление внешнего блока 15 равно 50 000 Ом, то предпочтительнее построить его из пяти последовательно соединенных мер по 10 000 Ом, чем из двух параллельно включенных мер по 100 000 Ом.При измерении любых других сопро" тивлений в пределах данного поддиапазона схемы внешнего .блока 15 и блока 7 тарной меры оставляют неизменными, а суммарное сопротивление основного плеча 2 и внешнего блока 17 изменяют от 200 до 1 ч 0 Ом, Во внешнем блоке 17 должно быть сосредоточено не менее чем 90; суммарного сопрбтивления его и основного плеча 2, Зтого достигают путем построения внешнего блока 17 из последовательно соединенной меры Р 33 1 в 100 Ом и однодекадного магазина 10 х 10 Ом, погруженных в термостат. Этот магазин должен иметь металлический маслонепроницаемый корпус и зажимы или штепсельные коммутаторы для подключения его катушек по нарастающим ступеням. Сопротивления, равные единицам Ом, десятым и сотым долям Ом выставляют на основном плече 2 собственно моста 12.Существенным фактором повышения точности измерений, присущим данному способу, является снижение температурных погрешностей, приводящее одновременно к повышению производительности труда при измерении сопротивлений серий резисторов. Действительно, не менее 90/ номинальных сопротивлений основных плеч погружается в термостат, в котором температурный режим поддерживается со стабильностью на порядок выше, чем в окружающем воздушном про" странстве, также подлежащем термостатированию, Повышение стабильности результатов измерений, приводящее к по10 667 9 1539 вышению точности измерений, позволяет отказаться от практиковавшихся ранее многократных измерений сопротивлений каждого резистора способом замещения: с последующим усреднением результата измерений, стремясь таким образом повысить точность измерений. Наблюдавшееся повторение результатов измерений на уровне точности, недостижимой ра нее в течение нескольких часов, позволяет ограничиться единичным измерением, что существенно сокращает время каждого цикла измерений. Измерение сопротивления образцовой меры в по рядке контроля можно выполнять на установке всего несколько раз в день.Следует отметить, что изменение ре-.зультата измерений даже на 0,00001 во время, их выполнения позволяет су дить о смещении температуры в термо стате из-за изменения режима термоста-тированияНаличие добавочных плеч в ряде случаев избавляет от необходимости произ 25 водить каждый раз подстроечные операции для исключения влияния сопротивления выводов и ограничиваться лишь традиционной йодстройкой дополнительных плеч 3 и 4 двойного моста, что являет-З 0 ся дополнительным фактором повышенияпроизводительности труда. формула изобретения 1. Способ измерения электрических сопротивлений резисторов мостом постоянного тока, заключающийся в том, что рассчитывают сопротивления элементов плеч моста, уравновешивают мост, определяют результат измерения по показаниям отсчетных декад регулируемого плеча моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устанавливают предварительно значения сопротивлений элементов плеч моста в десять раз меньше по сравнению с расчетными значениями, затем подбирают сопротивления плеч моста до расчетных значений с помощью однозначных мер электрического сопротивления, которые помещают в термостат,2. Способ. по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения сопротивления выводов измеряемых резисторов, преобразуют схему моста постоянного тока в восьмиплечий мост.1539667 Составитель В. СеменцукТехред И.Ходанич Корректо виткин дакто екмар Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 Заказ 214 ВНЙЙПИ Государст Тираж 544енного комитета по изобретен 13035, Москва, 3-35, Раушска Подписноем и открытиям при ГКНТ СССР наб., д. 4/5