RU2581404C1

RU2581404C1 - BRIDGE MEASURING DEVICE FOR PARAMETERS OF n-ELEMENT TWO-TERMINAL NETWORKS

Info

Publication number: RU2581404C1
Application number: RU2014151705/28A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Передельский
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-04-20

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention can be used for monitoring and determining parameters of measurement objects, as well as physical values by means of parametric sensors. Bridge measuring device intended for parameters of n-element bipoles includes series-connected generator sequences of feed pulses with variation of voltage during their duration as per law of power functions, bridge electric circuit with separate balancing only controlled variable capacitors and zero indicator. When determining through circuit for n parameters of measurement object: type of elements in them, the number of elements of each type, connection to each other and subsequent connection through circuit to the previous one, determined number of through circuits.

EFFECT: higher reliability and reduction of intensity of failures of bridge when determining parameters of bipoles owing to use of only identical balancing controlled elements made in the form of controlled variable capacitors.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков.The invention relates to instrumentation, automation and industrial electronics and can be used to control and determine the parameters of measurement objects, as well as physical quantities by means of parametric sensors.

Известен мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (А.С. СССР №1150557, G 01 R 17/10, Б.И. 1985, №14), содержащий последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение длительности импульсов по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор.Known bridge meter parameters of multi-element passive two-pole (AS USSR No. 1150557, G 01 R 17/10, B.I. 1985, No. 14), containing a series-connected generator of supply pulses with voltage change over the duration of the pulses according to the law of power functions , bridge electrical circuit and zero indicator.

Недостатком его является отсутствие возможности уравновешивания мостовой цепи только однотипными уравновешивающими регулируемыми элементами в виде регулируемых конденсаторов переменной емкости. Здесь имеется возможность раздельно уравновешивать мостовую цепь регулируемыми конденсаторами переменной емкости по двум из пяти параметров двухполюсника объекта измерения. Регулируемые конденсаторы не имеют трущихся контактов. Они перспективны и предпочтительны в тех практических случаях, где требуется плавная (не дискретная) регулировка и нежелательно использовать регулируемые резисторы переменного сопротивления, так как они имеют трущийся контакт. Такой контакт сравнительно быстро изнашивается и понижает срок службы элемента и изделия с его использованием, во время регулирования сопротивление в трущемся контакте нестабильно, оно также изменяется и в течение срока службы, и с изменением температуры, при перемещении трущегося контакта возникают искрение и соответственно помехи. Перечисленные факторы понижают надежность, повышают интенсивность отказов и уменьшают срок службы регулируемых резисторов и соответственно мостовых цепей и устройств с их использованием. Отсутствие трущихся контактов избавляют регулируемые конденсаторы переменной емкости от приведенных недостатков.Its disadvantage is the lack of the ability to balance the bridge circuit only with the same type of balancing adjustable elements in the form of adjustable capacitors of variable capacitance. Here it is possible to balance the bridge circuit separately with adjustable capacitors of variable capacitance in two of the five parameters of the two-terminal object of measurement. Adjustable capacitors do not have rubbing contacts. They are promising and preferred in those practical cases where smooth (not discrete) adjustment is required and it is undesirable to use adjustable variable resistance resistors, since they have a rubbing contact. Such a contact wears out relatively quickly and reduces the service life of the element and the product with its use, during regulation the resistance in the rubbing contact is unstable, it also changes during the service life and with temperature, sparking and, accordingly, interference occur when the rubbing contact moves. These factors reduce reliability, increase the failure rate and reduce the service life of adjustable resistors and, accordingly, bridge circuits and devices using them. The absence of rubbing contacts relieve adjustable capacitors of variable capacitance from the above disadvantages.

Известен мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (А.С. СССР №1147986, G 01 R 17/10, Б.И. 1985, №12), содержащий последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение длительности импульсов по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор.Known bridge meter parameters of multi-element passive two-pole (AS USSR No. 1147986, G 01 R 17/10, B.I. 1985, No. 12), containing a series-connected generator of supply pulses with voltage change over the duration of the pulses according to the law of power functions , bridge electrical circuit and zero indicator.

Недостатком его является отсутствие возможности уравновешивать мостовую цепь только однотипными уравновешивающими регулируемыми элементами в виде регулируемых конденсаторов переменной емкости. Здесь имеется возможность раздельно уравновешивать мостовую цепь регулируемыми конденсаторами переменной емкости по трем из пяти параметров двухполюсника объекта измерения.Its disadvantage is the lack of the ability to balance the bridge circuit only with the same type of balancing adjustable elements in the form of adjustable capacitors of variable capacitance. Here, it is possible to balance the bridge circuit separately with adjustable capacitors of variable capacitance over three of the five parameters of the two-terminal device of the measurement object.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа электрический мост (Передельский Г.И. Мостовые цепи с импульсным питанием. - М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.53, рис. 2.8, мост 63), содержащий последовательно соединенные питающий генератор импульсов, мостовую цепь и нуль-индикатор.The closest in technical essence and the achieved result is the electric bridge selected as a prototype (GI Peredelsky, Bridge circuits with pulse power. - M.: Energoatomizdat, 1988, p. 53, Fig. 2.8, bridge 63), containing series-connected supply pulse generator, bridge circuit and zero indicator.

Недостатком его является отсутствие возможности уравновешивать мост только однотипными уравновешивающими элементами в виде регулируемых конденсаторов переменной емкости.Its disadvantage is the inability to balance the bridge with only the same type of balancing elements in the form of adjustable capacitors of variable capacitance.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности и уменьшении интенсивности отказов моста при определении параметров двухполюсников за счет использования только однотипных уравновешивающих регулируемых элементов в виде регулируемых конденсаторов переменной емкости.The problem to which the invention is directed is to increase the reliability and reduce the failure rate of the bridge when determining the parameters of two-terminal devices by using only the same type of balancing adjustable elements in the form of adjustable capacitors of variable capacitance.

Это достигается тем, что в мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников, содержащий генератор последовательностей питающих импульсов, который состоит из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций

,

, …,

(где

,

, …,

− постоянные коэффициенты, t - время, n − число параметров в объекте измерения), из коммутатора, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход подключен к усилителю мощности, выход которого образует первый (сигнальный) выход генератора импульсов, из блока синхронизации, выход которого соединен со входами синхронизации каждого формирователя импульсов, а также его выход образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов, общая шина генератора импульсов заземлена; мостовую электрическую цепь, первая из двух параллельно включенных ветвей которой состоит из последовательно соединенных двух клемм для подключения двухполюсника объекта измерения и одиночного резистора, первая клемма подключена к первому (сигнальному) выходу генератора импульсов, общий вывод второй клеммы и одиночного резистора образует первый вывод выхода мостовой цепи, свободный вывод одиночного резистора заземлен, двухполюсник объекта измерения, в частности, состоит из параллельно соединенных первого резистора и цепи из последовательно соединенных первого конденсатора и второго резистора, второй конденсатор включен параллельно второму резистору, общий вывод первого резистора и первого конденсатора соединен с первой клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения, общий вывод первого, второго резисторов и второго конденсатора соединен со второй клеммой, вторая ветвь мостовой цепи состоит из последовательного соединенных первого и второго конденсаторов, свободный вывод первого конденсатора соединен с общим выводом первого (сигнального) выхода генератора импульсов и первой клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения, свободный вывод второго конденсатора заземлен, вторая ветвь мостовой цепи включает в себя также цепь из последовательно соединенных третьего конденсатора и резистора; нуль-индикатор, первый из двух выводов дифференциального входа которого соединен с первым выводом выхода мостовой цепи, второй вход его (вход синхронизации) соединен со вторым выходом (выходом синхронизации) генератора импульсов, общая шина нуль-индикатора заземлена, введены два дополнительных конденсатора, изменено включение элементов, определены цепи наращивания: тип элементов в них, количество элементов каждого типа, включение их между собой и подключение последующей цепи наращивания к предыдущей, определено количество цепей наращивания, первый и второй дополнительные конденсаторы включены между собой последовательно, свободный вывод первого из них подключен к общему выводу имеющегося во второй ветви мостовой цепи третьего конденсатора и имеющегося резистора, свободный вывод второго дополнительного конденсатора подключен к свободному выводу имеющегося резистора, свободный вывод имеющегося третьего конденсатора подключен к общему выводу имеющегося первого конденсатора и первого (сигнального) выхода генератора импульсов, общий вывод имеющегося резистора и дополнительного второго конденсатора подключен к общему выводу первого и второго имеющихся конденсаторов, четыре элемента из имеющегося третьего конденсатора, дополнительных первого, второго конденсаторов и имеющегося резистора образуют цепь наращивания с приведенным соединением элементов между собой, первым выводом входа цепи наращивания является свободный вывод имеющегося третьего конденсатора (вывод, соединенный с первым выходом генератора импульсов), вторым выводом входа цепи наращивания является общий вывод имеющегося резистора и второго дополнительного конденсатора, такие же выводы входа имеют последующие (вторая, третья и т.д.) цепи наращивания, они полностью совпадают с приведенной первой цепью наращивания, каждая последующая цепь наращивания подключается к предыдущей параллельно тому конденсатору, который в первой цепи наращивания является первым дополнительным конденсатором, вторым выводом выхода мостовой цепи является в последней цепи наращивания общий вывод тех двух конденсаторов, которые в первой цепи наращивания являются первым и вторым дополнительными конденсаторами, этот второй вывод соединен со вторым выводом дифференциального входа нуль-индикатора, количество цепей наращивания равно n-1.This is achieved by the fact that in a bridge meter of parameters of n-element bipolar, containing a generator of sequences of supply pulses, which consists of pulse shapers with voltage changes over their duration according to the law of power functions

,

, ...,

(Where

,

, ...,

Are constant coefficients, t is time, n is the number of parameters in the measurement object), from the switch, the inputs of 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 (signal) output of the pulse generator, from the synchronization unit, the output of which is connected to the synchronization inputs of each pulse shaper, and also its output forms the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the pulse generator is grounded; a bridge electric circuit, the first of two parallel connected branches of which consists of two terminals connected in series for connecting a two-terminal device of measurement and a single resistor, the first terminal is connected to the first (signal) output of the pulse generator, the common output of the second terminal and single resistor forms the first output terminal of the bridge circuit, the free output of a single resistor is grounded, the bipolar of the measurement object, in particular, consists of a parallel connected first resistor and a chain of the first capacitor and the second resistor are connected, the second capacitor is connected in parallel with the second resistor, the common terminal of the first resistor and the first capacitor is connected to the first terminal for connecting the two-terminal device of the measurement object, the common terminal of the first, second resistors and the second capacitor is connected to the second terminal, the second branch of the bridge circuit consists of a series of connected first and second capacitors, the free output of the first capacitor is connected to the common output of the first (signal) output of the gene pulse generator and the first terminal for connecting the two-terminal device of the measurement object, the free output of the second capacitor is grounded, the second branch of the bridge circuit also includes a circuit of a third capacitor and a resistor connected in series; a zero indicator, the first of the two terminals of the differential input of which is connected to the first output of the bridge circuit output, its second input (synchronization input) is connected to the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the zero indicator is grounded, two additional capacitors are introduced, changed inclusion of elements, extension chains are defined: the type of elements in them, the number of elements of each type, their inclusion and connection of the next extension chain to the previous one, the number of extension chains is determined In addition, the first and second additional capacitors are connected in series with each other, the free output of the first one is connected to the common output of the third capacitor in the second branch of the bridge circuit and the existing resistor, the free output of the second additional capacitor is connected to the free output of the existing resistor, the free output of the existing third capacitor connected to the common output of the available first capacitor and the first (signal) output of the pulse generator, the common output of the existing resistor and up to An additional second capacitor is connected to the common output of the first and second available capacitors, four elements from the existing third capacitor, additional first, second capacitors and an existing resistor form an extension circuit with a given connection of the elements to each other, the first output of the extension circuit input is the free output of the existing third capacitor ( terminal connected to the first output of the pulse generator), the second terminal of the input of the extension circuit is the common terminal of the existing resistor and of the second additional capacitor, the same input pins have subsequent (second, third, etc.) extension circuits, they completely coincide with the first extension circuit, each subsequent extension circuit is connected to the previous one in parallel to the capacitor in the first extension circuit is the first additional capacitor, the second output of the bridge circuit output is the last output of the two capacitors in the last extension circuit that are the first and second in the first extension circuit nymi capacitors, the second terminal connected to the second differential input terminal of the zero indicator, the number of circuits is equal capacity n-1.

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

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников содержит генератор 1 последовательностей питающих импульсов, который включает в себя формирователи импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций: формирователь 2 прямоугольных импульсов

, формирователь 3 импульсов линейно измеряющегося напряжения

, формирователь 4 квадратичных импульсов

и т.д. до

, где

,

, …,

− постоянные коэффициенты, t - время, n - число параметров в двухполюснике объекта измерения. Выход каждого формирователя соединен с соответствующим входом коммутатора 5, выход которого подключен ко входу усилителя 6 мощности. Выход последнего образует первый (сигнальный) выход генератора 1 импульсов. Также в этот генератор входит каскад 7 синхронизации, выход которого соединен со входами (входами синхронизации) каждого формирователя импульсов, а также образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов. Общая шина этого генератора заземлена.The bridge meter of n-element two-terminal parameters contains a generator of 1 sequences of supply pulses, which includes pulse shapers with voltage change over their duration according to the law of power functions: generator of 2 rectangular pulses

, 3 pulse shaper of linearly measured voltage

, 4 quadratic pulse shaper

etc. before

where

,

, ...,

Are constant coefficients, t is time, n is the number of parameters in the two-terminal network of the measurement object. The output of each driver is connected to the corresponding input of the switch 5, the output of which is connected to the input of the power amplifier 6. The output of the latter forms the first (signal) output of the pulse generator 1. This generator also includes a synchronization stage 7, the output of which is connected to the inputs (synchronization inputs) of each pulse shaper, and also forms a second output (synchronization output) of the pulse generator. The common bus of this generator is grounded.

Мостовая цепь содержит две параллельно включенные ветви. Первая из них включает в себя последовательно соединенные две клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения и одиночный резистор 8 (R8). Первая клемма подключена к первому (сигнальному) выходу генератора импульсов. Общий вывод второй клеммы и одиночного резистора 8 образует первый вывод выхода мостовой цепи. Свободный вывод одиночного резистора 8 заземлен. Двухполюсник объекта измерения, в частности, состоит из параллельно включенных первого резистора 9 (R9) и цепи из последовательно соединенных первого конденсатора 10(R10) и второго резистора 11 (R11). Второй конденсатор 12 (R12) включен параллельно резистору 11. Общий вывод резистора 9 и конденсатора 10 соединен с первой клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения. Общий вывод резистора 9, 11 и конденсатора 12 соединен со второй клеммой.The bridge chain contains two branches connected in parallel. The first of them includes two terminals connected in series for connecting the two-terminal device of the measurement object and a single resistor 8 (R8). The first terminal is connected to the first (signal) output of the pulse generator. The common output of the second terminal and a single resistor 8 forms the first output of the bridge circuit output. The free output of a single resistor 8 is grounded. The bipolar of the measurement object, in particular, consists of a parallel connected first resistor 9 (R9) and a circuit of a series-connected first capacitor 10 (R10) and a second resistor 11 (R11). The second capacitor 12 (R12) is connected in parallel with the resistor 11. The common terminal of the resistor 9 and the capacitor 10 is connected to the first terminal for connecting the two-terminal device of the measurement object. The common terminal of the resistor 9, 11 and capacitor 12 is connected to the second terminal.

Вторая ветвь мостовой цепи содержит последовательно соединенные конденсатор 13 (С13) и конденсатор 14 (С14). Свободный вывод конденсатора 13 соединен с общим выводом первой клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения и первого (сигнального) выхода генератора 1 импульсов. Свободный вывод конденсатора 14 заземлен. Параллельно конденсатору 13 подключена цепь из последовательно соединенных конденсатора 15 (С15) и резистора 16 (R16). Параллельно резистору 16 включена цепь из последовательно соединенных конденсатора 17 (С17) и конденсатора 18 (C18).The second branch of the bridge circuit contains a series-connected capacitor 13 (C13) and a capacitor 14 (C14). The free terminal of the capacitor 13 is connected to the common terminal of the first terminal for connecting the two-terminal terminal of the measurement object and the first (signal) output of the pulse generator 1. The free terminal of the capacitor 14 is grounded. In parallel to the capacitor 13, a circuit is connected from series-connected capacitor 15 (C15) and resistor 16 (R16). In parallel to resistor 16, a circuit is connected from series-connected capacitor 17 (C17) and capacitor 18 (C18).

Вторая ветвь мостовой цепи состоит из начальной части цепи и группы цепей наращивания. Начальную часть цепи составляет цепь из последовательно соединенных конденсаторов 13 и 14. Первая цепь наращивания включает в себя три конденсатора: 15, 17, 18 и резистор 16. На фиг.1 она выделена пунктирными линиями. Свободный вывод конденсатора 15 образует первый вывод входа цепи наращивания. Общий вывод резистора 16 и конденсатора 18 образует второй вывод входа цепи наращивания. Общий вывод конденсаторов 15, 17 и резистора 16 образует первый вывод выхода цепи наращивания. Общий вывод конденсаторов 17 и 18 образует второй вывод выхода цепи наращивания. Все последующие цепи наращивания (вторая, третья, …) имеют, как и первая цепь, такие же элементы, в таком же количестве и в таком же включении. Все они одинаковы. Они имеют также одинаковые выводы входа и выхода.The second branch of the bridge chain consists of the initial part of the chain and a group of extension chains. The initial part of the circuit is a chain of series-connected capacitors 13 and 14. The first extension circuit includes three capacitors: 15, 17, 18 and resistor 16. In Fig. 1, it is indicated by dashed lines. The free terminal of the capacitor 15 forms the first terminal of the input of the extension circuit. The common terminal of the resistor 16 and the capacitor 18 forms the second terminal of the input of the extension circuit. The common terminal of the capacitors 15, 17 and the resistor 16 forms the first terminal of the output of the extension circuit. The common terminal of the capacitors 17 and 18 forms the second terminal of the output of the extension circuit. All subsequent chains of building (second, third, ...) have, like the first chain, the same elements, in the same quantity and in the same inclusion. They are all the same. They also have the same input and output pins.

Для примера на фиг. 1 приведена вторая цепь наращивания и тоже выделена пунктирными линиями. Она содержит последовательно соединенные конденсатор 19(С19) и резистор 20(R20). Цепь из последовательно соединенных конденсаторов 21(С21) и 22(С22) включена параллельно резистору 20. Общее число цепей наращивания равно n-1. В последней цепи наращивания второй вывод выхода этой цепи является вторым выводом выхода мостовой цепи. В частности, на фиг. 1 общий вывод конденсаторов 21 и 22 образует второй вывод выхода мостовой цепи.For the example of FIG. 1 shows the second chain of building and is also highlighted in dashed lines. It contains a series-connected capacitor 19 (C19) and a resistor 20 (R20). A chain of series-connected capacitors 21 (C21) and 22 (C22) is connected in parallel with the resistor 20. The total number of build-up circuits is n-1. In the last extension circuit, the second output terminal of this circuit is the second output terminal of the bridge circuit. In particular, in FIG. 1, the common terminal of capacitors 21 and 22 forms the second terminal of the bridge circuit output.

Оба вывода выхода мостовой цепи соответственно соединены с двумя выводами первого (дифференциального) входа нуль-индикатора 23. Второй вход его (вход синхронизации) соединен со вторым выходом (выходом синхронизации) генератора 1 импульсов. Общая шина нуль-индикатора заземлена.Both outputs of the bridge circuit output are respectively connected to two outputs of the first (differential) input of the zero indicator 23. Its second input (synchronization input) is connected to the second output (synchronization output) of the pulse generator 1. The common bus of the zero indicator is grounded.

Перед началом работы реактивные элементы мостовой цепи мостового измерителя параметров n-элементных двухполюсников свободны от запасов электрической энергии. Входное и выходное напряжения моста равны нулю.Before starting work, the reactive elements of the bridge circuit of the bridge meter for the parameters of n-element two-terminal devices are free of electrical energy reserves. The input and output voltages of the bridge are zero.

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников работает следующим образом.A bridge meter for the parameters of n-element two-terminal devices works as follows.

Вначале посредством коммутатора 5 на мостовую цепь подается последовательность импульсов прямоугольной формы. При воздействии на мост очередного прямоугольного импульса после окончания переходного процесса выходное напряжения мостовой цепи зависит от значений сопротивлений резисторов 8, 9 и от значений емкостей конденсаторов 13, 14 и 15. В интервале времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса импульсное напряжение на дифференциальном входе нуль-индикатора 23, в качестве которого может использоваться осциллограф, имеет плоскую вершину. Однократной регулировкой значения емкости уравновешивающего конденсатора 14 значение напряжения этой плоской вершины приводится к нулю. В результате выполняется первое условие равновесияFirst, through a switch 5, a sequence of rectangular pulses is applied to the bridge circuit. When the bridge is exposed to another rectangular pulse after the end of the transition process, the output voltage of the bridge circuit depends on the values of the resistances of the resistors 8, 9 and on the capacitance values of the capacitors 13, 14 and 15. In the time interval from the end of the transition process to the end of the pulse, the pulse voltage at the differential input zero indicator 23, which can be used as an oscilloscope, has a flat top. By a single adjustment of the capacitance of the balancing capacitor 14, the voltage value of this flat peak is reduced to zero. As a result, the first equilibrium condition is satisfied

(1)

(one)

Полярность импульсного дифференциального напряжения на первом входе нуль-индикатора 23 определяет направление регулирования уравновешивающего конденсатора 14: в сторону увеличения значения емкости или в сторону ее уменьшения. Сигнал синхронизации со второго выхода генератора 1 импульсов на второй вход нуль-индикатора 23 здесь и в дальнейшем обеспечивает устойчивые показания нуль-индикатора.The polarity of the pulse differential voltage at the first input of the zero indicator 23 determines the direction of regulation of the balancing capacitor 14: in the direction of increasing the value of the capacitance or in the direction of decreasing it. The synchronization signal from the second output of the pulse generator 1 to the second input of the null indicator 23 here and hereinafter provides stable readings of the null indicator.

Посредством коммутатора 5 подключают к усилителю 6 мощности формирователь 3 импульсов линейно изменяющегося напряжения, и эти импульсы имеются теперь на первом (сигнальном) выходе генератора 1 импульсов. При воздействии очередного такого импульса после окончания переходного процесса импульсное напряжение на дифференциальном входе нуль-индикатора 23 имеет плоскую вершину. Однократной регулировкой значения емкости уравновешивающего конденсатора 18 значение напряжения плоской вершины приводится к нулю и выполняется второе условие равновесияBy means of a switch 5, a linearly varying voltage pulse generator 3 is connected to a power amplifier 6, and these pulses are now available at the first (signal) output of the pulse generator 1. When the next such pulse is applied after the end of the transient process, the pulse voltage at the differential input of the null indicator 23 has a flat top. By once adjusting the value of the capacitance of the balancing capacitor 18, the voltage of the flat top is reduced to zero and the second equilibrium condition

(2)

Как и ранее, полярность импульсного напряжения на дифференциальном входе нуль-индикатора 23 определяет направление регулирования значения емкости уравновешивающего конденсатора 18. Регулирование его не нарушает выполнение первого условия, т.к. эта емкость не входит в условие (1).As before, the polarity of the pulse voltage at the differential input of the null indicator 23 determines the direction of regulation of the capacitance value of the balancing capacitor 18. Regulation of it does not violate the fulfillment of the first condition, because this capacity is not included in condition (1).

Аналогично далее посредством коммутатора 5 подключают к мостовой цепи импульсы квадратичной формы. Напряжение плоской вершины импульсов на дифференциальном входе нуль-индикатора 23 приводят к нулю однократной регулировкой значения емкости уравновешивающего конденсатора 22. Тогда выполняется третье условие равновесия.Similarly, through a switch 5, quadratic pulses are connected to the bridge circuit. The voltage of the flat peak of the pulses at the differential input of the null indicator 23 leads to zero by a single adjustment of the capacitance of the balancing capacitor 22. Then the third equilibrium condition is satisfied.

(3)

Полярность импульсного напряжения на дифференциальном входе нуль-индикатора 23 определяет направление регулирования значения емкости уравновешивающего конденсатора 22. Регулирование его не нарушает выполнение первых двух условий равновесия (1) и (2), т.к. емкость С22 не входит в эти условия.The polarity of the pulse voltage at the differential input of the null indicator 23 determines the direction of regulation of the capacitance value of the balancing capacitor 22. Regulation of it does not violate the fulfillment of the first two equilibrium conditions (1) and (2), because capacity C22 is not included in these conditions.

Для примера приведены и описаны три этапа уравновешивания мостовой цепи. Последующие этапы уравновешивания являются аналогичными. На каждом из них используется очередная (последующая) форма импульсов генератора, приводится к нулю после окончания переходного процесса плоская вершина импульса с выхода мостовой цепи регулировкой значения емкостей, аналогичных вышеназванным уравновешивающих конденсаторов, а именно тех, которые на предыдущих этапах уравновешивания не входили в предыдущие условия равновесия, чтобы при регулировании не нарушать выполнение этих предыдущих условий равновесия.For example, three stages of balancing a bridge chain are given and described. The subsequent balancing steps are similar. On each of them, the next (subsequent) form of the generator pulses is used, the flat peak of the pulse from the output of the bridge circuit is reduced to zero after the end of the transition process by adjusting the capacitance values similar to the above-mentioned balancing capacitors, namely those that were not included in the previous conditions in the previous balancing stages equilibrium, so that when regulation does not violate the fulfillment of these previous equilibrium conditions.

Отсчет искомых параметров двухполюсника объекта измерения берется из условий равновесия. По существу n параметров находятся из n-уравнений (условий равновесия).The countdown of the desired parameters of the two-terminal object of the measurement is taken from the equilibrium conditions. Essentially, n parameters are found from n-equations (equilibrium conditions).

Таким образом, у приведенного устройства повышена надежность и уменьшена интенсивность отказов моста при определении параметров двухполюсников объектов измерения за счет того, что для уравновешивания здесь не используются регулируемые резисторы переменного сопротивления. Здесь используются только однотипные уравновешивающие регулируемые элементы в виде регулируемых конденсаторов переменной емкости. Уравновешивание мостовой цепи раздельное, что перспективно для автоматических измерений. Представленное решение является полным в том смысле, что оно пригодно, в принципе (теоретически), не только для определения трех, четырех, но и для любого произвольного числа параметров в двухполюсниках объектов измерений, что расширяет функциональные возможности.Thus, the above device has increased reliability and reduced the failure rate of the bridge when determining the parameters of the two-terminal objects of the measurement due to the fact that for balancing here are not used adjustable resistors of variable resistance. It uses only the same type of balancing adjustable elements in the form of adjustable capacitors of variable capacitance. The balancing of the bridge circuit is separate, which is promising for automatic measurements. The presented solution is complete in the sense that it is suitable, in principle (theoretically), not only for determining three, four, but also for any arbitrary number of parameters in two-terminal measurement objects, which extends the functionality.

Claims

A bridge meter of n-element two-terminal parameters, comprising a generator of sequences of supply pulses, which consists of pulse shapers with a change in voltage over their duration according to the law of power functions

,

, ...,

(Where

,

, ...,

Are constant coefficients, t is time, n is the number of parameters in the measurement object), from the switch, the inputs of 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 (signal) output of the pulse generator, from the synchronization unit, the output of which is connected to the synchronization inputs of each pulse shaper, and also its output forms the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the pulse generator is grounded; a bridge electric circuit, the first of two parallel connected branches of which consists of two terminals connected in series for connecting a two-terminal device of measurement and a single resistor, the first terminal is connected to the first (signal) output of the pulse generator, the common output of the second terminal and single resistor forms the first output terminal of the bridge circuit, the free output of a single resistor is grounded, the bipolar of the measurement object, in particular, consists of a parallel connected first resistor and a chain of the first capacitor and the second resistor are connected, the second capacitor is connected in parallel with the second resistor, the common terminal of the first resistor and the first capacitor is connected to the first terminal for connecting the two-terminal device of the measurement object, the common terminal of the first, second resistors and the second capacitor is connected to the second terminal, the second branch of the bridge circuit consists of series-connected first and second capacitors, the free output of the first capacitor is connected to the common output of the first (signal) output of the generator a torus of pulses and a first terminal for connecting a two-terminal device of the measurement object, the free output of the second capacitor is grounded, the second branch of the bridge circuit also includes a circuit of a third capacitor and a resistor connected in series; a zero indicator, the first of the two terminals of the differential input of which is connected to the first output of the bridge circuit output, its second input (synchronization input) is connected to the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the zero indicator is grounded, two additional capacitors are introduced, changed inclusion of elements, extension chains are defined: the type of elements in them, the number of elements of each type, their inclusion among themselves and the connection of the next extension chain to the previous one, the number of extension chains is determined the first and the second additional capacitors are connected in series with each other, the free output of the first one is connected to the common output of the third capacitor in the second branch of the bridge circuit and the existing resistor, the free output of the second additional capacitor is connected to the free output of the existing resistor, the free output of the existing third capacitor connected to the common terminal of the existing first capacitor and the first (signal) output of the pulse generator, the common terminal of the existing resistor and a second second capacitor is connected to the common terminal of the first and second available capacitors, four elements of the existing third capacitor, additional first, second capacitors and an existing resistor form an extension circuit with a given connection of the elements to each other, the first output of the extension circuit input is a free terminal of the existing third capacitor ( terminal connected to the first output of the pulse generator), the second terminal of the input of the extension circuit is the common terminal of the existing resistor the second additional capacitor, the same input pins have subsequent (second, third, etc.) extension circuits, they completely coincide with the first extension circuit (are the same), each subsequent extension circuit is connected to the previous parallel to the capacitor in the first extension circuit is the first additional capacitor, the second output of the bridge circuit output is the last output of the two capacitors in the last extension circuit, which are the first in the first extension circuit m and the second additional capacitors, this second terminal is connected to the second terminal of the differential input of the null indicator, the number of build-up circuits is n-1.