RU2501025C1 - Bridge meter of parameters of n-element dipoles - Google Patents

Bridge meter of parameters of n-element dipoles Download PDF

Info

Publication number
RU2501025C1
RU2501025C1 RU2012118464/28A RU2012118464A RU2501025C1 RU 2501025 C1 RU2501025 C1 RU 2501025C1 RU 2012118464/28 A RU2012118464/28 A RU 2012118464/28A RU 2012118464 A RU2012118464 A RU 2012118464A RU 2501025 C1 RU2501025 C1 RU 2501025C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
terminal
resistor
output
circuit
bridge
Prior art date
Application number
RU2012118464/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012118464A (en
Inventor
Геннадий Иванович Передельский
Валерий Владимирович Дидковский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2012118464/28A priority Critical patent/RU2501025C1/en
Publication of RU2012118464A publication Critical patent/RU2012118464A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2501025C1 publication Critical patent/RU2501025C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: in a bridge meter of parameters of n-element dipoles there is an additional resistor, an additional inductance coil, a build-up circuit is identified, quantity of such circuits is determined, and they are connected to each other. The total quantity of identical build-up circuits is equal to a quotient from division of n-2 into four (n-number of parameters in a dipole of the measurement object), if this quotient from division is an integer number. At the same time the last build-up circuit is complete, if the quotient from division contains integer and fractional parts, then the number of build-up circuits is equal to the integer part plus one, and the last build-up circuit is incomplete. The total quantity of elements in each of two identical dipoles in the second branch of the bridge is equal to the number of parameters n in the dipole of the measurement object, each subsequent build-up circuit is connected in parallel to the inductance coil of the previous build-up circuit.
EFFECT: expansion of functional capabilities of a meter, namely, a bridge meter makes it possible to determine parameters of R-C, R-L and R-L-C dipoles of measurement objects comprising five, six and more elements.
1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, оно может быть использовано для измерения параметров объектов, которые можно представить схемами замещения в виде многоэлементных пассивных двухполюсников, а также его можно использовать для определения параметров датчиков.The invention relates to instrumentation, automation and pro-electronics, it can be used to measure the parameters of objects that can be represented by equivalent circuits in the form of multi-element passive two-terminal devices, and it can also be used to determine the parameters of the sensors.

Известен измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников по авторскому свидетельству СССР №1247762, МКИ G01R 17/10, 1986 г., Бюл. №28, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую цепь для определения R, L, C параметров двухполюсников и нуль-индикатор.Known meter parameters of multi-element passive two-pole according to the author's certificate of the USSR No. 1247762, MKI G01R 17/10, 1986, Bull. No. 28, containing a series-connected pulse generator with voltage changes over their duration according to the law of power functions, a bridge circuit for determining the R, L, C parameters of two-terminal devices and a zero indicator.

Недостатком его является отсутствие возможности определения параметров резистивно-индуктивных (R-L) и резистивно-емкостных (R-C) двухполюсников.Its disadvantage is the inability to determine the parameters of resistive-inductive (R-L) and resistive-capacitive (R-C) two-terminal devices.

Известен мостовой измеритель параметров n-элементных пассивных двухполюсников по авторскому свидетельству СССР №1150556, G01R 17/10, 1985 г., Бюл. №14, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую цепь для определения параметров резистивно-емкостных (R-C) двухполюсников и нуль-индикатор.Known bridge meter parameters of n-element passive two-pole according to the author's certificate of the USSR No. 1150556, G01R 17/10, 1985, Bull. No. 14, containing a series-connected pulse generator with a voltage change over their duration according to the law of power functions, a bridge circuit for determining the parameters of resistive-capacitive (R-C) two-terminal devices and a zero indicator.

Недостатком этого измерителя является отсутствие расширенных функциональных возможностей, то есть его нельзя применять для определения параметров резистивно-индуктивных (R-L) двухполюсников и двухполюсников с разнородными реактивными элементами (R-L-C).The disadvantage of this meter is the lack of advanced functionality, that is, it cannot be used to determine the parameters of resistive-inductive (R-L) two-terminal and two-terminal with heterogeneous reactive elements (R-L-C).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является мостовой измеритель параметров четырехэлементных пассивных двухполюсников (А.С. СССР №918862, G01R 17/10, 1982, БИ №13), содержащий последовательно соединенные генератор последовательностей импульсных сигналов сложной формы, электрическую мостовую цепь и нуль-индикатор.The closest in technical essence and the achieved result is a bridge meter of the parameters of four-element passive two-terminal devices (AS USSR No. 918862, G01R 17/10, 1982, BI No. 13), containing a series-connected pulse sequence generator of complex shape, an electric bridge circuit and zero indicator.

Недостатком его являются ограниченные функциональные возможности, а именно, он не позволяет измерять параметры более четырех элементов двухполюсников объектов измерения.Its disadvantage is limited functionality, namely, it does not allow measuring the parameters of more than four elements of two-terminal objects of measurement.

Технический результат достигается тем, что в измеритель параметров n-элементных двухполюсников, содержащий генератор импульсов, который состоит из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону k0·t0, k1·t1, k2·t2, …, kn-1·tn-1, где k0, k1, k2, … - постоянные коэффициенты (ti - время, n - число элементов в двухполюснике объекта измерения или в его схеме замещения), коммутатора, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход соединен с усилителем мощности, выход которого образует первый выход относительно «земли» генератора импульсов, блока синхронизации, выход которого соединен со входами синхронизации формирователей импульсов, а также его выход образует второй выход относительно «земли» генератора импульсов (выход синхронизации), общая шина генератора импульсов заземлена. Первый выход генератора импульсов подключен ко входу четырехплечего моста переменного тока, в состав первой ветви которого входят последовательно соединенные две клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения и одиночный резистор, первая клемма которого подключается к первому выходу генератора импульсов, а свободный вывод одиночного резистора к «земле», общий вывод второй клеммы и одиночного резистора образует первый вывод выхода мостовой цепи. Параллельно первой ветви мостовой цепи включена его вторая ветвь. В ее состав входят два последовательно соединенные двухполюсника, общий выход которых образует второй вывод выхода мостовой цепи, второй двухполюсник является многоэлементным и состоит из последовательно соединенных первого резистора и первой индуктивной катушки, свободный вывод первого резистора соединен с общим выводом двух двухполюсников второй ветви моста, а свободный вывод индуктивной катушки заземлен. Второй двухполюсник состоит из последовательно соединенных конденсатора и второго резистора, свободный вывод конденсатора подключен к общему выводу первого резистора и индуктивной катушки; нуль-индикатор, к дифференциальному входу которого подсоединены два вывода выхода мостовой цепи: один к входу синхронизации, второй к выходу генератора импульсов, общая шина нуль-индикатора заземлена, введены: дополнительный резистор, дополнительная индуктивная катушка и цепи наращивания, а во второй ветви мостовой цепи два двухполюсника являются одинаковыми по числу элементов, их составу и включению, дополнительный (третий), резистор включен параллельно первой индуктивной катушке второго многоэлементного двухполюсника второй ветви мостовой цепи, дополнительная (вторая) индуктивная катушка включена во втором многоэлементном двухполюснике второй ветви моста между свободным выводом второго резистора и «землей», дополнительный (третий) резистор, конденсор, второй резистор и дополнительная (вторая) индуктивная катушка образуют цепь наращивания, общее количество одинаковых цепей наращивания равно частому от деления (n-2) на четыре [ n 2 4 ]

Figure 00000001
, если частное от деления является целым числом. При этом последняя цепь наращивания является полной, если частное от деления содержит целую и дробную части, то количество цепей наращивания равно целой части плюс единица, и последняя цепь наращивания является неполной и состоит из дополнительного (третьего) резистора, конденсатора и второго резистора. При этом свободный вывод второго резистора заземлен, или последняя цепь наращивания состоит из дополнительного (третьего) резистора и конденсатора, а свободный вывод последнего заземлен и, наконец, последняя цепь наращивания представляет собой только один дополнительный (третий) резистор, общее число элементов во втором двухполюснике второй ветви моста равно количеству элементов в двухполюснике объекта измерения, каждая последующая цепь наращивания вторая, третья и т.д. подключается параллельно индуктивной катушке предыдущей цепи наращивания, количество формирователей в генераторе импульсов равно числу элементов в двухполюснике объекта измерения или в его схеме замещения.The technical result is achieved by the fact that in the parameter meter n-element two-terminal network containing a pulse generator, which consists of pulse shapers with a change in voltage over their duration according to the law k 0 · t 0 , k 1 · t 1 , k 2 · t 2 , ..., k n-1 · t n-1 , where k 0 , k 1 , k 2 , ... are constant coefficients (t i is time, n is the number of elements in the two-terminal network of the measurement object or in its equivalent circuit), switch, inputs which are connected to the outputs of the pulse shapers, and the output is connected to a power amplifier, the output of which forms the first the th output relative to the ground of the pulse generator, the synchronization unit, the output of which is connected to the synchronization inputs of the pulse shapers, and its output forms the second output relative to the ground of the pulse generator (synchronization output), the common bus of the pulse generator is grounded. The first output of the pulse generator is connected to the input of the four-armed AC bridge, the first branch of which includes two terminals for connecting two-terminal measuring objects and a single resistor, the first terminal of which is connected to the first output of the pulse generator, and the free output of a single resistor to ground , the common terminal of the second terminal and a single resistor forms the first terminal of the bridge circuit output. Parallel to the first branch of the bridge chain, its second branch is included. It consists of two series-connected two-terminal, the common output of which forms the second output terminal of the bridge circuit, the second two-terminal network is multi-element and consists of series-connected first resistor and the first inductive coil, the free terminal of the first resistor is connected to the common terminal of two two-terminal devices of the second branch of the bridge, and the free output of the inductive coil is grounded. The second two-terminal device consists of a series-connected capacitor and a second resistor, the free terminal of the capacitor is connected to the common terminal of the first resistor and inductive coil; a null indicator, to the differential input of which two outputs of the bridge circuit output are connected: one to the synchronization input, the second to the output of the pulse generator, the common bus of the null indicator is grounded, an additional resistor, an additional inductive coil and build-up circuits are introduced, and in the second branch of the bridge two two-terminal circuits are identical in the number of elements, their composition and inclusion, an additional (third) resistor is connected in parallel with the first inductive coil of the second multi-element two-terminal of the second branch m core circuit, an additional (second) inductive coil is included in the second multi-element bipolar of the second branch of the bridge between the free output of the second resistor and the ground, an additional (third) resistor, a capacitor, a second resistor and an additional (second) inductive coil form an extension circuit, the total number identical growth chains is equal to the frequency of dividing (n-2) by four [ n - 2 four ]
Figure 00000001
if quotient of division is an integer. Moreover, the last chain of extension is complete, if the quotient of the division contains the integer and fractional parts, then the number of chain of extension is equal to the integer part plus one, and the last chain of extension is incomplete and consists of an additional (third) resistor, capacitor and second resistor. In this case, the free terminal of the second resistor is grounded, or the last extension circuit consists of an additional (third) resistor and capacitor, and the free terminal of the latter is grounded and, finally, the last extension circuit is only one additional (third) resistor, the total number of elements in the second two-terminal network the second branch of the bridge is equal to the number of elements in the two-terminal network of the measurement object, each subsequent chain of building a second, third, etc. it is connected parallel to the inductive coil of the previous build-up circuit; the number of formers in the pulse generator is equal to the number of elements in the two-terminal network of the measurement object or in its equivalent circuit.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1).The invention is illustrated in the drawing (figure 1).

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников содержит генератор 1 импульсов напряжения, в состав которого входят n формирователей импульсов напряжения, изменяющегося в течение их длительности по закону степенных функций (n - количество элементов в двухполюснике объекта измерения); формирователь 2 напряжения k0·t0, формирователь 3 напряжения (k1·t1), формирователь 4 напряжения k2·t2 т.д, где ki - постоянные коэффициенты, t - текущее время. Выходы формирователей соединены со входами коммутатора 5, выход которого подключен ко входу усилителя мощности 6, выход которого образует первый выход генератора импульсов 1. Выход блока синхронизации 7 соединен со входами синхронизации каждого из формирователей импульсов, а также образует второй выход, выход синхронизации генератора импульсов 1. Общая шина генератора импульсов 1 заземлена.The bridge meter of the parameters of n-element two-terminal contains a generator 1 of voltage pulses, which includes n shapers of voltage pulses, changing over their duration according to the law of power functions (n is the number of elements in the two-terminal of the measurement object); voltage shaper 2 k 0 · t 0 , voltage shaper 3 (k 1 · t 1 ), voltage shaper 4 k 2 · t 2 etc, where k i are constant coefficients, t is the current time. The outputs of the shapers are connected to the inputs of the switch 5, the output of which is connected to the input of the power amplifier 6, the output of which forms the first output of the pulse generator 1. The output of the synchronization unit 7 is connected to the synchronization inputs of each of the pulse shapers, and also forms the second output, the synchronization output of the pulse generator 1 The common bus of the pulse generator 1 is grounded.

Первый выход генератора импульсов 1 соединен со входом четырехплечей мостовой цепи, первая ветвь которой содержит две клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения и одиночного резистора 8 (R8), свободный вывод которого заземлен. Пример двухполюсника с разнородными реактивными элементами (R-L-C) содержит резистор 9 (R9), параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных конденсатора 10 (С10), резистора 11 (R11) и индуктивной катушки 12 (L12). Пример резистивно-индуктивного двухполюсника (R-L) содержит последовательно соединенные резистор 13 (R13) и индуктивную катушку 14 (L14), параллельно которой включены последовательно соединенные резистор 15 (R15) и индуктивная катушка 16 ((L16). И, наконец, пример резистивно-емкостного двухполюсника, состоящего из резистора 17 (R17), параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор 18 (C18) и резистор 19 (R19), параллельно которому включен конденсатор 20 (С20). Общий вывод второй клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения и одиночного резистора 8 (R8) образуют первый вывод выхода мостовой цепи.The first output of the pulse generator 1 is connected to the input of the four-arm bridge circuit, the first branch of which contains two terminals for connecting two-terminal measuring objects and a single resistor 8 (R 8 ), the free output of which is grounded. An example of a two-terminal device with heterogeneous reactive elements (RLC) contains a resistor 9 (R 9 ), in parallel with which a circuit is connected from a series-connected capacitor 10 (C 10 ), resistor 11 (R 11 ) and inductive coil 12 (L 12 ). An example of a resistive-inductive bipolar (RL) comprises a series-connected resistor 13 (R 13 ) and an inductive coil 14 (L 14 ), in parallel with which a series-connected resistor 15 (R 15 ) and an inductive coil 16 ((L 16 ) are connected. And finally , an example of a resistive-capacitive two-terminal device consisting of a resistor 17 (R 17 ), in parallel to which a capacitor 18 (C 18 ) and a resistor 19 (R 19 ) are connected in parallel, a capacitor 20 (C 20 ) is connected in parallel. connecting two-terminal objects measured and a single resistor 8 (R 8 ) form the first output terminal of the bridge circuit.

Параллельно первой ветви мостовой цепи включена его вторая ветвь. Она состоит из двух последовательно соединенных одинаковых многоэлементных двухполюсников, общий вывод которых образует второй вывод выхода мостовой цепи. Каждый из одинаковых двухполюсников содержит начальную цепь из последовательно соединенных резистора 21 (R21) и индуктивной катушки 22 (L22). Параллельно индуктивной катушке 22 (L22) включена цепь из резистора 23 (R23), параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных конденсатора 24 (С24), резистора 25 (R25) и индуктивной катушки 26 (L26). Элементы 23, 24, 25 и 26 образуют первую цепь наращивания 27 (на рисунке выделена пунктирными линиями). Далее параллельно индуктивной катушке 26 (L26) подключается вторая цепь наращивания 28 (обведена пунктирными линиями), одинаковая с первой цепью наращивания, аналогично - третья цепь наращивания и т.д. Последняя цепь наращивания может быть полной, если n-2 делится на четыре без остатка. Если с остатком, то последняя цепь наращивания является неполной и содержит только один первый резистор или первый резистор и конденсатор и, наконец, первый резистор, конденсатор и второй резистор. Общее число элементов в обсуждаемом двухполюснике равно числу элементов в двухполюснике объекта измерения n, или числу параметров в схеме замещения объекта измерения.Parallel to the first branch of the bridge chain, its second branch is included. It consists of two series-connected identical multi-element bipolar, the common output of which forms the second output output of the bridge circuit. Each of the same bipolar contains an initial circuit of a series-connected resistor 21 (R 21 ) and an inductive coil 22 (L 22 ). In parallel to the inductive coil 22 (L 22 ), a circuit from a resistor 23 (R 23 ) is connected, in parallel to which a circuit from a series-connected capacitor 24 (C 24 ), a resistor 25 (R25) and an inductive coil 26 (L 26 ) is connected. Elements 23, 24, 25, and 26 form the first extension chain 27 (indicated by dashed lines in the figure). Then, in parallel with the inductive coil 26 (L 26 ), a second extension circuit 28 (circled by dashed lines) is connected, the same with the first extension circuit, similarly, the third extension circuit, etc. The last chain of extension can be complete if n-2 is divided into four without a remainder. If with a remainder, then the last extension circuit is incomplete and contains only one first resistor or first resistor and capacitor, and finally, the first resistor, capacitor, and second resistor. The total number of elements in the discussed two-terminal network is equal to the number of elements in the two-terminal network of the measurement object n, or the number of parameters in the equivalent circuit of the measurement object.

Одинаковый с первым многоэлементным двухполюсником второй двухполюсник второй ветви мостовой цепи содержит аналогично начальную цепь 29 (R29), 30 (L30), элементы 31 (R31), 32 (C32), 33 (R33) и 34 (L34), образующие первую цепь наращивания 35 (обведена пунктирной линией), далее вторую цепь наращивания 36 и т.д.Identical with the first multi-element bipolar, the second bipolar of the second branch of the bridge circuit contains the same initial circuit 29 (R 29 ), 30 (L 30 ), elements 31 (R 31 ), 32 (C 32 ), 33 (R 33 ) and 34 (L 34 ), forming the first chain of building 35 (circled by a dashed line), then the second chain of building 36, etc.

Оба вывода выхода мостовой цепи соединяются с дифференциальным входом нуль-индикатора 37. Его вход синхронизации соединен с вторым выходом генератора импульсов 1. Общая шина нуль индикатора заземлена.Both outputs of the bridge circuit output are connected to the differential input of the null indicator 37. Its synchronization input is connected to the second output of the pulse generator 1. The common bus zero of the indicator is grounded.

Как и распространенных измерителях параметров двухполюсников образцовые элементы мостовой цепи 8, 21, 22, 23, 24, 25, 26, … имеют известные и постоянные значения параметров. Образцовые элементы 29, 30, 31, 32, 33, 34, …имеют известные регулируемые значения параметров и используются для уравновешивания мостовой цепи. И, наконец, элементы 9, 10, 11, 12…, 13, 14, 15, 16…, 17, 18, 19, 20…, имеют неизвестные искомые параметры и относятся к двухполюсникам объектов измерения.Like common bipolar parameter meters, the model elements of the bridge circuit 8, 21, 22, 23, 24, 25, 26, ... have known and constant parameter values. Model elements 29, 30, 31, 32, 33, 34, ... have known adjustable parameter values and are used to balance the bridge circuit. And, finally, the elements 9, 10, 11, 12 ..., 13, 14, 15, 16 ..., 17, 18, 19, 20 ..., have unknown unknown parameters and belong to two-terminal objects of measurement.

Перед началом воздействия очередного импульса с генератора 1 реактивные элементы мостовой цепи свободны от запасов энергии, и напряжения на входе и выходе моста равны нулю. На каждом этапе уравновешивания, при воздействии очередного импульса в мостовой цепи в начале импульса и после его окончания возникают переходные процессы в виде всплесков напряжения на выходе, которые за время переходного процесса затухают до нуля. Полезным является часть импульса с выхода моста от окончания переходного процесса и до окончания импульса, она имеет плоскую вершину. Рассмотрим работу мостового измерителя при подключении к мостовой цепи двухполюсника (R-L-C) объекта измерения с разнородными реактивными элементами 9, 10, 11, 12. В начале посредством коммутатора 5 на мост с генератора 1 подаются импульсы прямоугольной формы (k0·t0). Регулировкой значения сопротивления 29 (R29) приводим плоскую вершину импульсного напряжения с выхода моста (напряжения неравновесия) к нулю, отмечая это здесь и дальнейшем по нуль - индикатору 37, в качестве которого можно использовать осциллограф. В результате выполняется первое условие равновесия.Before the start of the next pulse from the generator 1, the reactive elements of the bridge circuit are free of energy reserves, and the voltage at the input and output of the bridge is zero. At each stage of balancing, under the influence of the next pulse in the bridge circuit at the beginning of the pulse and after its end, transients occur in the form of voltage surges at the output, which decay to zero during the transition process. Useful is the part of the pulse from the output of the bridge from the end of the transition process to the end of the pulse, it has a flat top. Let us consider the operation of a bridge meter when a measurement object with heterogeneous reactive elements 9, 10, 11, 12 is connected to a two-terminal (RLC) bridge circuit. At the beginning, a rectangular pulse (k 0 · t 0 ) is applied to the bridge from generator 1 through a switch 5. By adjusting the resistance value 29 (R 29 ), we bring the flat peak of the pulse voltage from the bridge output (nonequilibrium voltage) to zero, noting this hereafter with reference to indicator 37, which can be used as an oscilloscope. As a result, the first equilibrium condition is satisfied.

A 1 = R 8 R 21 R 9 R 29 = 0. ( 1 )

Figure 00000002
A one = R 8 R 21 - R 9 R 29th = 0. ( one )
Figure 00000002

Отсчет неизвестного значения сопротивления 9 (R9) берется из условия равновесия (1), где значения параметров всех других элементов являются известными.The reference value of the unknown resistance value 9 (R 9 ) is taken from the equilibrium condition (1), where the parameter values of all other elements are known.

После этого на мостовую цепь посредством коммутатора 5 с генератора 1 подаются импульсы линейно изменяющегося напряжения (k1·t1). Регулировкой значения индуктивности катушки 30 (L30) плоская вершина импульсного напряжения неравновесия приводится к нулю и тем самым выполняется второе условие равновесияAfter that, pulses of a ramp voltage (k 1 · t 1 ) are supplied to the bridge circuit by means of a switch 5 from generator 1. By adjusting the value of the inductance of the coil 30 (L 30 ) the flat peak of the impulse voltage of the disequilibrium is reduced to zero and thereby the second equilibrium condition is satisfied

A 2 = R 8 L 22 R 9 L 30 + R 8 R 9 R 21 C 10 = 0. ( 2 )

Figure 00000003
A 2 = R 8 L 22 - R 9 L thirty + R 8 R 9 R 21 C 10 = 0. ( 2 )
Figure 00000003

Не следует регулировать значение сопротивления 29 (R29), т.к. это приведет к нарушению условия равновесия (1), что недопустимо. Отсчет неизвестного параметра 10 (С10) берется из выражения (2), т.к. остальные величины в нем являются известными, в том числе значение сопротивления R9 из выражения (1).Do not adjust the resistance value 29 (R 29 ), as this will lead to a violation of the equilibrium condition (1), which is unacceptable. The count of the unknown parameter 10 (C 10 ) is taken from expression (2), because the remaining quantities in it are known, including the resistance value R 9 from expression (1).

Затем на мостовую цепь посредством коммутатора 5 с генератора 1 подаются импульсы квадратичной формы (k2·t2). Регулировкой значения сопротивления 31 (R31) плоская вершина импульсного напряжения неравновесия приводится к нулю и выполняется третье условие равновесияThen, quadratic pulses (k 2 · t 2 ) are supplied to the bridge circuit by means of a switch 5 from generator 1. By adjusting the resistance value 31 (R 31 ), the flat peak of the impulse nonequilibrium voltage is reduced to zero and the third equilibrium condition is satisfied

A 3 = R 8 R 9 R 21 R 23 L 30 C 10 + R 8 R 9 R 21 R 31 L 22 C 10 + R 8 R 23 L 22 L 30 R 9 R 11 R 23 R 31 L 30 C 10 R 9 R 31 L 22 L 30 = 0. ( 3 )

Figure 00000004
A 3 = R 8 R 9 R 21 R 23 L thirty C 10 + R 8 R 9 R 21 R 31 L 22 C 10 + R 8 R 23 L 22 L thirty - - R 9 R eleven R 23 R 31 L thirty C 10 - R 9 R 31 L 22 L thirty = 0. ( 3 )
Figure 00000004

Параметры элементов 29 (R29) и 30 (L30) регулировать нельзя, т.к. нарушится выполнение первых двух условий равновесия (1, 2). Отсчет неизвестного параметра 11 (R11) берется из (3), т.к. остальные величины в нем известны, в том числе 9 (R9) из (1) и 10 (C10) из (2).The parameters of elements 29 (R 29 ) and 30 (L 30 ) cannot be adjusted, because the fulfillment of the first two equilibrium conditions (1, 2) is violated. The count of the unknown parameter 11 (R 11 ) is taken from (3), because the remaining quantities in it are known, including 9 (R 9 ) from (1) and 10 (C 10 ) from (2).

Для примера подробно приведены три этапа уравновешивания мостовой цепи. Далее на последующих этапах, уравновешивания используются импульсы с генератора с изменением напряжения по закону третьей, четвертой, пятой и т.д. степени. Число этапов уравновешивания и количество используемых форм питающих импульсов равны числу параметров в двухполюсниках объектов измерения. На каждом этапе приводится к нулю плоская вершина напряжения неравновесия в интервале времени от окончания переходного процесса и до окончания питающего импульса. Это реализуется регулировкой значений уравновешивающего элемента, который не использовался на предыдущих этапах уравновешивания и не входил в предыдущие условия равновесия. В частности, на четвертом, пятом, шестом и т.д. этапах уравновешивания последовательно используются для регулирования уравновешивающие элементы 32 (C32), 33 (R33), 34 (L34) и т.д. Отсчет искомых параметров берется из условий равновесия.For example, the three stages of balancing the bridge chain are detailed. Further, in the subsequent stages, balancing, pulses from the generator are used with a change in voltage according to the law of the third, fourth, fifth, etc. degrees. The number of balancing stages and the number of forms of supply pulses used are equal to the number of parameters in the two-terminal devices of the measurement objects. At each stage, the flat peak of the disequilibrium voltage is reduced to zero in the time interval from the end of the transition process to the end of the supply pulse. This is realized by adjusting the values of the balancing element, which was not used at the previous stages of balancing and was not included in the previous equilibrium conditions. In particular, on the fourth, fifth, sixth, etc. the balancing steps are sequentially used to control the balancing elements 32 (C 32 ), 33 (R 33 ), 34 (L 34 ), etc. The reference for the desired parameters is taken from the equilibrium conditions.

При подключении к мостовой цепи резистивно-индуктивного (R-L) двухполюсника объекта измерения 13, 14, 15, 16, … используются приведенные выше этапы уравновешивания в прежней последовательности. Сохраняются те же формы питающих импульсных сигналов, те же регулируемые параметры и прежняя последовательность регулирования их значений: R29, L30, R31, …Приведены условия равновесия для первых трех этапов:When connecting a resistive-inductive (RL) two-terminal circuit to the bridge circuit of the measurement object 13, 14, 15, 16, ..., the above balancing steps are used in the previous sequence. The same forms of supplying pulsed signals, the same adjustable parameters and the previous sequence of regulation of their values are saved: R 29 , L 30 , R 31, ... Equilibrium conditions for the first three stages are given:

A 1 = R 8 R 21 R 13 R 29 = 0, ( 4 )

Figure 00000005
A one = R 8 R 21 - R 13 R 29th = 0 ( four )
Figure 00000005

A 2 = R 8 L 22 R 13 L 30 R 29 L 14 = 0, ( 5 )

Figure 00000006
A 2 = R 8 L 22 - R 13 L thirty - R 29th L fourteen = 0 ( 5 )
Figure 00000006

A 3 = R 8 R 23 L 22 ( R 31 L 14 + R 15 L 30 ) R 13 R 31 L 30 ( R 23 L 14 + R 8 L 22 ) R 15 L 14 ( R 29 R 31 L 22 + + R 23 L 30 ( R 29 + R 31 ) ) = 0. ( 6 )

Figure 00000007
A 3 = R 8 R 23 L 22 ( R 31 L fourteen + R fifteen L thirty ) - R 13 R 31 L thirty ( R 23 L fourteen + R 8 L 22 ) - R fifteen L fourteen ( R 29th R 31 L 22 + + R 23 L thirty ( R 29th + R 31 ) ) = 0. ( 6 )
Figure 00000007

Из них берется отсчет значений параметров: R13, L14, R15,…Of these, the parameter values are taken: R 13 , L 14 , R 15 , ...

Если к мостовой цепи подключается R-C двухполюсник, то используются те же формы питающих импульсов, те же регулируемые параметры и прежняя последовательность регулирования их значений.If an R-C diode is connected to the bridge circuit, then the same forms of supply pulses are used, the same adjustable parameters and the previous sequence of regulation of their values.

Условия равновесия для первых трех этапов:The equilibrium conditions for the first three stages:

A 1 = R 8 R 21 R 17 R 29 = 0, ( 7 )

Figure 00000008
A one = R 8 R 21 - R 17 R 29th = 0 ( 7 )
Figure 00000008

A 2 = R 8 L 22 R 17 L 30 + R 8 R 17 R 21 C 18 = 0, ( 8 )

Figure 00000009
A 2 = R 8 L 22 - R 17 L thirty + R 8 R 17 R 21 C eighteen = 0 ( 8 )
Figure 00000009

A 3 = R 8 R 17 R 21 R 23 L 30 C 18 + R 8 R 17 R 21 R 31 L 22 C 18 + R 8 R 23 L 22 L 30 R 17 R 19 R 23 R 31 L 30 C 18 R 17 R 31 L 22 L 30 = 0. ( 9 )

Figure 00000010
A 3 = R 8 R 17 R 21 R 23 L thirty C eighteen + R 8 R 17 R 21 R 31 L 22 C eighteen + R 8 R 23 L 22 L thirty - - R 17 R 19 R 23 R 31 L thirty C eighteen - R 17 R 31 L 22 L thirty = 0. ( 9 )
Figure 00000010

Из них берется отсчет значений искомых параметров.From them, a reference is taken to the values of the desired parameters.

После выполнения всех n этапов уравновешивания мост не приводится к полному равновесию, но получены n условий равновесия (n уравнений), из которых, как известно, можно взять отсчет n искомых параметров двухполюсников объектов измерения. Здесь на выходе моста в начале импульса имеется всплеск напряжения, который затухает до нуля за время переходного процесса, и напряжение плоской вершины, равное нулю.After all n stages of balancing are completed, the bridge is not brought to complete equilibrium, but n equilibrium conditions (n equations) are obtained, from which, as you know, we can take the count of n desired parameters of the two-terminal objects of measurement. Here at the output of the bridge at the beginning of the pulse there is a voltage surge that damps to zero during the transition process, and the voltage of the flat peak is zero.

После окончания импульса в течение переходного процесса также наблюдается всплеск напряжения, которое затухает до нуля. Такие мостовые цепи относятся к квазиуравновешенным мостам.After the end of the pulse during the transient process, a surge in voltage is also observed, which decays to zero. Such bridge circuits are quasi-balanced bridges.

Таким образом, в приведенном мостовом измерителе параметров n - элементных двухполюсников существенно расширены функциональные возможности, и он позволяет определять параметры R-L-C, R-L и R-C n-элементных двухполюсников объектов измерения, где число n измеряемых параметров может быть равно пяти, шести и т.д. При этом сохранено такое важное свойство мостовой цепи, как раздельное уравновешивание.Thus, in the given bridge meter of the parameters of n - element bipolar, the functionality is significantly expanded, and it allows you to determine the parameters R-L-C, R-L and R-C of n-element bipolar measurement objects, where the number n of measured parameters can be five, six, etc. At the same time, such an important property of the bridge chain as separate balancing is preserved.

Оно дает возможность увеличивать число n определяемых параметров объектов измерения и контроля.It makes it possible to increase the number n of the determined parameters of measurement and control objects.

Claims (1)

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников, содержащий генератор импульсов, который состоит из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону k0t0, k1t1, k2t2, …, kn-1tn-1 (где k0, k1, k2, … - постоянные коэффициенты, t-время, n-число элементов в двухполюснике объекта измерения или в его схеме замещения), коммутатора, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход соединен с усилителем мощности, выход которого образует первый выход относительно «земли» генератора импульсов, блока синхронизации, выход которого соединен с входами синхронизации формирователей импульсов, а также его выход образует второй выход относительно «земли» генератора импульсов (выход синхронизации), общая шина генератора импульсов заземлена; первый выход генератора импульсов подключен ко входу четырехплечего электрического моста, в состав первой ветви которого входят последовательно соединенные две клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения и одиночный резистор, первая клемма его подключается к первому выходу генератора импульсов, а свободный вывод одиночного резистора - к «земле», общий вывод второй клеммы и одиночного резистора образует первый вывод выхода мостовой цепи, параллельно первой ветви мостовой цепи включена его вторая ветвь, в ее состав входят последовательно соединенные два двухполюсника, общий вывод которых образует второй вывод выхода мостовой цепи, второй двухполюсник является многоэлементным и состоит из последовательно соединенных первого резистора и первой индуктивной катушки, свободный вывод первого резистора соединен с общим выводом двух двухполюсников второй ветви моста, а свободный вывод индуктивной катушки заземлен, из последовательно соединенных конденсатора и второго резистора свободный вывод конденсатора подключен к общему выводу первого резистора и индуктивной катушки; нуль-индикатор, к дифференциальному входу которого подключены два вывода выхода мостовой цепи, ко входу синхронизации - второй выход генератора импульсов, общая шина нуль-индикатора заземлена, отличающийся тем, что в него введены дополнительный резистор, дополнительная индуктивная катушка и цепи наращивания, а во второй ветви мостовой цепи два двухполюсника являются одинаковыми по числу элементов, их составу и включению, дополнительный (третий) резистор включен параллельно первой индуктивной катушке второго многоэлементного двухполюсника второй ветви мостовой цепи, дополнительная (вторая) индуктивная катушка включена во втором многоэлементном двухполюснике второй ветви моста между свободным выводом второго резистора и «землей», дополнительный (третий) резистор, конденсатор, второй резистор и дополнительная (вторая) индуктивная катушка образуют цепь наращивания, общее количество одинаковых цепей наращивания равно частному от деления (n-2) на четыре [(n-2)/4], если частное от деления является целым числом, при этом последняя цепь наращивания является полной, если частное от деления содержит целую и дробную части, то количество цепей наращивания равно целой части плюс единица, и последняя цепь наращивания является неполной и состоит из дополнительного (третьего) резистора, конденсатора и второго резистора, при этом свободный вывод второго резистора заземлен, или последняя цепь наращивания состоит из дополнительного (третьего) резистора и конденсатора, а свободный вывод последнего заземлен и, наконец, последняя цепь наращивания представляет собой только один дополнительный (третий) резистор, общее число элементов во втором двухполюснике второй ветви моста равно количеству элементов в двухполюснике объекта измерения, каждая последующая цепь наращивания вторая, третья и т.д. подключается параллельно индуктивной катушке предыдущей цепи наращивания, количество формирователей в генераторе импульсов равно числу элементов в двухполюснике объекта измерения или в его схеме замещения. A bridge meter of parameters of n-element two-terminal circuits, containing a pulse generator, which consists of pulse shapers with voltage changes over their duration according to the law k 0 t 0 , k 1 t 1 , k 2 t 2 , ..., k n-1 t n- 1 (where k 0 , k 1 , k 2 , ... are constant coefficients, t-time, n-number of elements in the two-terminal network of the measurement object or in its equivalent circuit), a switch, the inputs of which are connected to the outputs of the pulse shapers, and the output is connected to power amplifier, the output of which forms the first output relative to the "ground" of the imp pulses, synchronization unit, the output of which is connected to the synchronization inputs of the pulse shapers, as well as its output forms a second output relative to the "ground" of the pulse generator (synchronization output), the common bus of the pulse generator is grounded; the first output of the pulse generator is connected to the input of the four-armed electric bridge, the first branch of which includes two terminals for connecting two-terminal measuring objects and a single resistor, its first terminal is connected to the first output of the pulse generator, and the free output of a single resistor is connected to ground , the common output of the second terminal and a single resistor forms the first output terminal of the bridge circuit, parallel to the first branch of the bridge circuit its second branch is included, it includes serially connected two two-terminal, the common terminal of which forms the second output terminal of the bridge circuit, the second two-terminal is multi-element and consists of series-connected first resistor and the first inductive coil, the free terminal of the first resistor is connected to the common terminal of two two-terminal of the second branch of the bridge, and the free terminal of the inductive coil grounded, from a series-connected capacitor and a second resistor, the free terminal of the capacitor is connected to the common terminal of the first resistor and ind su- coil; a null indicator, to the differential input of which two outputs of the bridge circuit output are connected, to the synchronization input is the second output of the pulse generator, the common bus of the null indicator is grounded, characterized in that an additional resistor, an additional inductive coil and build-up circuits are introduced into it, and the second branch of the bridge circuit, the two two-terminal networks are the same in terms of the number of elements, their composition and inclusion, an additional (third) resistor is connected in parallel with the first inductive coil of the second multi-element two-pole nickname of the second branch of the bridge circuit, an additional (second) inductive coil is included in the second multi-element bipolar of the second branch of the bridge between the free terminal of the second resistor and ground, the additional (third) resistor, capacitor, second resistor and additional (second) inductive coil form an extension circuit , the total number of identical extension chains is equal to the quotient of dividing (n-2) by four [(n-2) / 4], if the quotient of the division is an integer, and the last extension circuit is complete if the quotient Since the division contains the integer and fractional parts, the number of build-up circuits is equal to the integer plus one, and the last build-up circuit is incomplete and consists of an additional (third) resistor, capacitor and second resistor, while the free output of the second resistor is grounded, or the last build-up circuit consists of an additional (third) resistor and capacitor, and the free terminal of the latter is grounded and, finally, the last extension circuit is only one additional (third) resistor, the total number of ementov second two-terminal network of the second branch of the bridge is the number of elements in the two-terminal network measurement object, each subsequent chain extension second, third, etc. it is connected parallel to the inductive coil of the previous build-up circuit; the number of formers in the pulse generator is equal to the number of elements in the two-terminal network of the measurement object or in its equivalent circuit.
RU2012118464/28A 2012-05-03 2012-05-03 Bridge meter of parameters of n-element dipoles RU2501025C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118464/28A RU2501025C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Bridge meter of parameters of n-element dipoles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118464/28A RU2501025C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Bridge meter of parameters of n-element dipoles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012118464A RU2012118464A (en) 2013-11-10
RU2501025C1 true RU2501025C1 (en) 2013-12-10

Family

ID=49516726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012118464/28A RU2501025C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Bridge meter of parameters of n-element dipoles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2501025C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631540C1 (en) * 2016-07-27 2017-09-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge meter of n-element two-pole parameters
RU2658077C2 (en) * 2016-08-01 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge measuring device for parameters of n-element two-terminal networks
RU2670811C1 (en) * 2017-08-27 2018-10-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Measuring instrument for parameters of objects based on multi-branch bridge circuit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150709C1 (en) * 1999-03-16 2000-06-10 Ульяновский государственный технический университет All-pass multiple-arm alternating current transformer bridge for measuring parameters of three-piece dipoles using serial rlc circuit and method for its balancing
RU2284530C1 (en) * 2005-05-03 2006-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" Bridge meter for measuring parameters of two-terminal networks
JP2007051905A (en) * 2005-08-17 2007-03-01 Hioki Ee Corp Auto-balance circuit for measuring impedance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150709C1 (en) * 1999-03-16 2000-06-10 Ульяновский государственный технический университет All-pass multiple-arm alternating current transformer bridge for measuring parameters of three-piece dipoles using serial rlc circuit and method for its balancing
RU2284530C1 (en) * 2005-05-03 2006-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" Bridge meter for measuring parameters of two-terminal networks
JP2007051905A (en) * 2005-08-17 2007-03-01 Hioki Ee Corp Auto-balance circuit for measuring impedance

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631540C1 (en) * 2016-07-27 2017-09-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge meter of n-element two-pole parameters
RU2658077C2 (en) * 2016-08-01 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge measuring device for parameters of n-element two-terminal networks
RU2670811C1 (en) * 2017-08-27 2018-10-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Measuring instrument for parameters of objects based on multi-branch bridge circuit
RU2670811C9 (en) * 2017-08-27 2018-11-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Measuring instrument for parameters of objects based on multi-branch bridge circuit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012118464A (en) 2013-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2399918C1 (en) Bridge circuit for measuring parametres of passive two-terminal devices
RU2501025C1 (en) Bridge meter of parameters of n-element dipoles
CN109085427B (en) Bridge resistor for simulating equivalent milliohm-microohm magnitude direct current resistor
RU2461840C2 (en) BRIDGE GAUGE OF n-ELEMENT BIPOLES PARAMETERS
RU2447452C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2499997C2 (en) Bridge meter of parameters of dipoles
RU2538946C1 (en) Bridge measuring device of parameters of bipoles
RU2523763C1 (en) N-terminal device parameter bridge meter
RU2463614C1 (en) BRIDGE GAUGE OF n-ELEMENT BIPOLES PARAMETERS
RU2376608C1 (en) Bridge metre of parametres of two-terminal devices
RU2631540C1 (en) Bridge meter of n-element two-pole parameters
RU2365921C1 (en) Passive impedor profile bridge
RU2591877C2 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
RU2461013C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2542640C2 (en) Bridge meter of parameters of n-element dipoles
RU2670811C9 (en) Measuring instrument for parameters of objects based on multi-branch bridge circuit
RU2511673C2 (en) Bridge measuring instrument of parameters of dipoles
RU2629715C1 (en) Bridge meter of two-terminal circuit parameters
RU2527658C1 (en) Bridge meter of dipole parameters
RU2569043C2 (en) Bridge meter of two-terminal circuit parameters
RU2525717C1 (en) Bridge meter of bipoles parameters
RU2471197C2 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal devices
RU2499264C2 (en) Bridge meter of parameters of dipoles
RU2499263C1 (en) Bridge meter of parameters of multi-element rlc dipoles
RU2658077C2 (en) Bridge measuring device for parameters of n-element two-terminal networks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140504