CN203893959U - 直流比较仪式测温自动电桥 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流比较仪式测温自动电桥，它涉及一种电桥。激励源与双铁芯线圈的激励线圈相连，双铁芯线圈的激励线圈同名端与峰差检波器相连，峰差检波器分别与付电源、安匝平衡表相连，付电源分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组一端、标准电阻RS一端、高灵敏数字电压表一端相连，标准电阻RS另一端分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组另一端、被测电阻RX一端、直流磁调制器的磁调制器一次绕组一端相连，被测电阻RX另一端与高灵敏数字电压表另一端及恒流源相连，恒流源与直流磁调制器的磁调制器一次绕组另一端相连。本实用新型结构简单，使用方便，充分利用电流比较仪高比例精度和数字电压表高灵敏的特点，达到测量的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种电桥，具体涉及一种直流比较仪式测温自动电桥。
背景技术
直流电流比较仪基本原理：直流比较仪核心是一只具有多组绕组的双环形铁芯（原理见图1），双环形铁芯两个线圈串联，用800Hz方波进行激励使之轮流饱和；他们在双环形铁芯中产生二次谐波。直流磁通量是由绕在回路屏蔽内的两个高导磁率铁芯上的绕组检测出来（调制—检测绕组）。调制—检测绕组是串联反接的，它由方波振荡器将铁芯激励到饱和，在环形铁芯中的任何直流磁通将引起一个检测铁芯比另一个铁芯先稍饱和，结果使得两个检测绕组的接点处的输出脉冲发生变化。即在检测绕组中感应出一个两倍于调制频率的直流脉冲电压，这时，峰差检波器检出和判断一次绕组和磁调制器二次绕组之间的安匝不平衡时的直流磁通量的大小和方向。
从图2中可见，两个比较电阻Rs、Rx是有不同的电流源供电的，当两个电阻上的压降大小相等，方向相反时，测出两个电流之比。
IsRs=IxRx --------------------------------------(1-1)
由检流计G指示出他们电压相等时平衡状态——电压平衡。
当检流计G指零时；即： Us = Ux
通过调节可变匝Wx使铁芯中的直流磁通为零，这种零磁通由安匝平衡指示器D来检测，这时达到安匝平衡。当检测器D指示出铁芯中的直流磁通等于零时。
即： IsWs = Ix Wx
Is / Ix = Wx / Ws ---------------------------------------(1-2)
由 （1-1）（1-2）式得：
Rx / Rs = Is / Ix = Wx / Ws
即Rx / Rs = Wx / Ws -----------------------------------(1-3)
由上式可知，直流比较仪式电桥对两个电阻进行比较时，准确度很高，因为匝数比准确度能达到10-7水平甚至更高，匝数的线性度也能达10-7水平，而且，在达平衡时，电位引线中没有电流流过，由于是安匝平衡的，所以对电流的稳定性没有严格的要求。如果将式(1-3)式变换一下，即
RX =（Wx / Ws）×RS ------------------------------------(1-4)
此电桥也能做成以欧姆为单位，直接读数。该电桥使用是很方便的。另外，两个比较的电阻流过不同的电流，产生相同压降US = UX
则PS = US2 / RS
PX = UX2 / RX
也就是PS/P= RX / RS -------------------------------------(1-5)
(1-5)式说明了电阻的功率耗散之比是它们的阻值成反比，较小阻值的电阻上耗散较大功率为能够研究大电流电阻或分流器的功率系数特性提供了测量条件。
传统的手动平衡的直流比较仪式电桥存在以下缺陷：手动电桥为了安匝数为零，必须进行人工调高跟踪电位器，使电流比较仪的磁通量为零。使用很不方便。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种直流比较仪式测温自动电桥，结构简单，使用方便。磁调制器一次绕组采用二进制，可与计算机通讯并充分利用电流比较仪高比例精度和数字电压表高灵敏的特点，达到高精度自动测量的目的。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：直流比较仪式测温自动电桥，包括激励源、峰差检波器、磁调制器二次绕组、磁调制器一次绕组、付电源、高灵敏数字电压表、恒流源和矩阵扫描开关，激励源与双铁芯线圈的激励线圈相连，双铁芯线圈的激励线圈同名端与峰差检波器相连，峰差检波器分别与付电源、安匝平衡表相连，付电源分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组一端、标准电阻RS一端、高灵敏数字电压表一端相连，标准电阻RS另一端分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组另一端、被测电阻RX一端、直流磁调制器的磁调制器一次绕组一端相连，被测电阻RX另一端与高灵敏数字电压表另一端及恒流源相连，恒流源与直流磁调制器的磁调制器一次绕组另一端相连，恒流源还分别与矩阵扫描开关和CPU相连，CPU与显示器相连。
作为优选，所述的直流磁调制器的磁调制器一次绕组是可变匝数所构成。
本实用新型的有益效果：结构简单，使用方便。磁调制器一次绕组采用二进制，可与计算机通讯并充分利用电流比较仪高比例精度和数字电压表高灵敏的特点，达到高精度自动测量的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；
图1为直流电流比较仪原理图；
图2为手动平衡的直流电流比较仪式电桥原理图；
图3为本实用新型的结构原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
参照图3，本具体实施方式采用以下技术方案：直流比较仪式测温自动电桥，包括激励源1、峰差检波器2、磁调制器二次绕组3、磁调制器一次绕组4、付电源5、高灵敏数字电压表6、恒流源7和矩阵扫描开关8，激励源1与双铁芯线圈的激励线圈相连，双铁芯线圈的激励线圈同名端与峰差检波器2相连，峰差检波器2分别与付电源5、安匝平衡表AT相连，付电源5分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组3一端、标准电阻RS一端、高灵敏数字电压表6一端相连，标准电阻RS另一端分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组3另一端、被测电阻RX一端、直流磁调制器的磁调制器一次绕组4一端相连，被测电阻RX另一端与高灵敏数字电压表6另一端及恒流源7相连，恒流源7与直流磁调制器的磁调制器一次绕组4另一端相连，恒流源7还分别与矩阵扫描开关8和CPU9相连，CPU9与显示器10相连；所述的直流磁调制器的磁调制器一次绕组4是可变匝数所构成。
本具体实施方式的自动电桥的数学模型：
------------1-6）
--------------------- 被测电阻
--------------------- 磁调制器一次绕组
--------------------- 磁调制器二次绕组
--------------------- 标准电阻
--------------------- 正向差值电压
--------------------- 反向差值电压
------------------- 标准电阻上电压
/为电桥平衡时的匝数比，精密平衡是采用高灵敏直流数字电压表完成。
在图3中，WX是可变匝，WX由二进制绕组组成了0～9192匝，最小步值为1匝，WS为固定的800匝。
本具体实施方式中影响电桥准确度的主要因素有（标准电阻RS外接，不应计入影响电桥的误差因素）：
⑴、磁调制器一次绕组的线性度：磁调制器一次绕组是可变匝所构成，只要选择合理的绕组结构就可达到预期所需的要求。
⑵、磁调制器二次绕组WS引入的误差：二次回路WS是有极高的比例水平，它与磁调制器一次绕组800匝相对误差不超过5×10-8。
⑶、数字电压表的灵敏度和噪声，电压表的灵敏度和电压平衡误差及系统噪声。
根据现有磁调制器的制造水平噪声约≤0.5μAT，当电桥应在10AT时，这噪声相当于0.5×10-7影响（安匝平衡）跟踪误差≤0.05μAT也相当于0.5×10-8影响。当电压平衡时灵敏度取决于数字电压表的灵敏度，数字电压表的灵敏度为0.01μV时，如果被测电阻上产生0.1V电压，则不灵敏引起1×10-7影响。开关的热电势变差小于0.01μV。
⑷、手动电桥为了安匝数为零，必须进行人工调高跟踪电位器，使电流比较仪的磁势为零。自动电桥必须做到电流比较仪的磁势为零，为此设计了一套电流比较仪的磁势为零的比较电路。从而电流比较仪的磁势为零就不需要人工干预。
电桥进行测量时，一般说来固定的热电势可以通过“电桥调零”电位器及电流换向来消除的，数字电压表影响测量误差的是可变噪声，当显示出来的不稳定的低频摆动就包括上述因素的总和。
实施例1：直流比较仪式电桥由磁调制器（包括激励源、铁芯、检测器等）放大电路、高稳定恒流源、副电流源、数字电压表及矩阵扫描开关和操作软件组成等组成。
比较仪式测温自动电桥装在金属箱内，分上下两部分，上面板有直流比较仪式电桥由磁调制器、数字电压表及矩阵扫描开关。磁调制器二次绕组绕800匝，磁调制器一次绕组采用二进制绕法共绕1、2、4、8、16、…4096匝，磁调制器一次绕组组成0----9192匝。匝数比最高可达11.36
前面板有微电脑、触摸显示屏、电源开关及指示灯、激励源指示灯、USB接口、标准电阻接线端及被检电阻接线端。
下面板装有高稳定恒流源及微电脑、触摸显示屏工作电源。
激励源指示灯：它接在调制器的输出端，灯亮表示仪器正常工作，如遇过载或其他故障时，激励源停则指示灯熄灭，此时电源开关应立即关断，稍等1分钟后重新接通电源，如果灯再次熄灭，说明比较仪存在严重失衡，须找出原因后，再进行接通电源。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.直流比较仪式测温自动电桥，其特征在于，包括激励源(1)、峰差检波器(2)、磁调制器二次绕组（3）、磁调制器一次绕组（4）、付电源(5)、高灵敏数字电压表(6)、恒流源(7)和矩阵扫描开关(8)，激励源(1)与双铁芯线圈的激励线圈相连，双铁芯线圈的激励线圈同名端与峰差检波器(2)相连，峰差检波器(2)分别与付电源(5)、安匝平衡表(AT)相连，付电源(5)分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组(3)一端、标准电阻RS一端、高灵敏数字电压表(6)一端相连，标准电阻RS另一端分别与直流磁调制器的磁调制器二次绕组(3)另一端、被测电阻RX一端、直流磁调制器的磁调制器一次绕组(4)一端相连，被测电阻RX另一端与高灵敏数字电压表(6)另一端及恒流源(7)相连，恒流源(7)与直流磁调制器的磁调制器一次绕组(4)另一端相连，恒流源(7)还分别与矩阵扫描开关(8)和CPU(9)相连，CPU(9)与显示器(10)相连。
2.根据权利要求1所述的直流比较仪式测温自动电桥，其特征在于，所述的直流磁调制器的磁调制器一次绕组(4)是可变匝数所构成。
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