RU2629653C1 - Bridge meter of two-terminal network parameters - Google Patents

Bridge meter of two-terminal network parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2629653C1
RU2629653C1 RU2016109962A RU2016109962A RU2629653C1 RU 2629653 C1 RU2629653 C1 RU 2629653C1 RU 2016109962 A RU2016109962 A RU 2016109962A RU 2016109962 A RU2016109962 A RU 2016109962A RU 2629653 C1 RU2629653 C1 RU 2629653C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
terminal
capacitor
input
resistor
Prior art date
Application number
RU2016109962A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Иванович Передельский
Андрей Леонидович Овчинников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего 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 образования "Юго-Западный государственный университет " (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет " (ЮЗГУ)
Priority to RU2016109962A priority Critical patent/RU2629653C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629653C1 publication Critical patent/RU2629653C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: bridge meter of two-terminal network parameters contains a generator of supply pulses, which consists of pulse formers of rectangular shape K0t0, pulses of a linearly varying voltage K1t1, pulses of the cubic form K3t3 and pulses with a change in voltage during the pulse duration according to the law of the fifth power of time K5t5, where K0, K1, K3, K5 - are the constant coefficients, and t - is the current time. The device also includes a switch, a power amplifier, a synchronization unit and a zero-indicator, as well as a four-arm bridged electric circuit, which consists of two parallel branches. The first one includes a single resistor of the first ratio arm and a multi-element two-terminal network with balancing elements from the resistor, parallel to which the electrical circuit of the series-connected first capacitor and inductive coil is connected, the second capacitor is connected in parallel, the second branch of the bridge circuit includes two connected in series two-terminal network for connecting a two-terminal network of measurement and a single resistor of the second ratio arm. Moreover, an additional capacitor and two integrators are introduced according to the device diagram.
EFFECT: reducing the measurement error due to exclusion of error components from stray capacitances relative to the ground of adjustable balancing elements and instability of these parasitic capacitances.
1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике. В частности, оно позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехлементной схемой замещения.          The invention relates to instrumentation, automation and pro-electronics. In particular, it allows you to determine the parameters of four-element bipolar or sensor parameters with a four-element equivalent circuit.

Известен мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников (А.с. СССР №1103695 G01R 17/10, БИ 1998, №3), содержащий последовательно соединенные генератор импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор.          A well-known bridge meter of parameters of passive two-terminal devices (A.S. USSR No. 1103695 G01R 17/10, BI 1998, No. 3), containing a series-connected pulse generator with voltage change over their duration according to the law of power functions, a bridge electrical circuit and a zero indicator .

Недостатком его являютя повышение погрешности измерения за счет составляющей погрешности от паразитных емкостей, которые образуют незаземленные регулируемые уравновешивающие элементы относительно "земли". Здесь заземлен один из четырех регулируемых уравновешивающих элементов. Образцовые регулируемые уравновешивающие элементы имеют существенно большие размеры, чем элементы с постоянными значениями параметров, поэтому и паразитные емкости этих элементов относительно «земли» тоже значительно больше. В указанном измерителе, в принципе, невозможно заземлить все регулируемые уравновешивающие элементы, поэтому названные паразитные емкости и соответствующая составляющая погрешности измерения здесь обязательно присутствуют. От нестабильности паразитных емкостей возникает также дополнительная составляющая погрешности, т.к. они существенно изменяются с течением времени (от старения) и особенно сильно с изменением температуры. На незаземленные регулируемые элементы уравновешивания в более сильной степени оказывают вредное влияние электрические помехи и наводки. Кроме того, для уменьшения вредного влияния внешних электромагнитных полей и наводок уравновешивающие элементы нередко экранируют, тогда в случае незаземленности этих элементов возникает вопрос с какой вершиной электрического моста лучше соединять экраны. При этом каждый из имеющихся вариантов соединения экранов не является безупречным. Если же названные элементы заземлены, то очевидно, что экраны следует соединять с «землей». В случае регулирования незаземленных уравновешивающих элементов посредством использования матрицы резисторов, электронных ключей и управляющих электрических сигналов с электронного блока управления изменение значения сопротивления осуществляется за счет коммутации резисторов с соответствующими значениями сопротивлений. При этом возникают дополнительные трудности в связи с тем, что электрический управляющий сигнал передается от заземленного электронного блока управления к незаземленным электронным ключам. Тогда приходится вводить развязывающие элементы в виде трансформаторов или оптронных пар и соответствующие дополнительные согласующие электронные каскады. При заземленных уравновешивающих элементах приведенные трудности отсутствуют и нет необходимости в развязывающих элементах и дополнительных согласующих каскадах. В мостовых устройствах при прочих равных условиях предпочтение отдается мостовым цепям с наибольшим числом заземленных регулируемых уравновешивающих элементов и лучшим вариантом является тот, где заземлен один из двух выводов всех уравновешивающих элементов.            Its disadvantage is an increase in the measurement error due to the component error from parasitic capacitances, which form ungrounded adjustable balancing elements relative to the "ground". One of four adjustable balancing elements is grounded here. Exemplary adjustable balancing elements are significantly larger than elements with constant values of parameters, therefore, the stray capacitance of these elements relative to the "earth" is also significantly larger. In the indicated meter, in principle, it is impossible to ground all the adjustable balancing elements, therefore the aforementioned stray capacitances and the corresponding component of the measurement error are necessarily present here. From the instability of parasitic capacities, an additional error component also arises, since they change significantly over time (from aging) and especially strongly with temperature. Non-grounded adjustable balancing elements are more strongly affected by electrical noise and interference. In addition, to reduce the harmful effects of external electromagnetic fields and pickups, the balancing elements are often shielded, then in the event that these elements are not grounded, the question arises of which top of the electric bridge is best to connect the screens. Moreover, each of the available options for connecting screens is not perfect. If the above elements are grounded, then it is obvious that the screens should be connected to the "ground". In the case of regulating ungrounded balancing elements by using a matrix of resistors, electronic keys and control electrical signals from the electronic control unit, the resistance value is changed by switching the resistors with the corresponding resistance values. In this case, additional difficulties arise due to the fact that the electrical control signal is transmitted from a grounded electronic control unit to ungrounded electronic keys. Then you have to enter decoupling elements in the form of transformers or optocoupler pairs and the corresponding additional matching electronic cascades. With grounded balancing elements, the above difficulties are absent and there is no need for decoupling elements and additional matching cascades. In bridge devices, ceteris paribus, preference is given to bridge circuits with the largest number of grounded adjustable balancing elements and the best option is where one of the two terminals of all balancing elements is grounded.

Известен мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (А.с. СССР №1157467 G01R 17/10, БИ 1985, №19), содержащий последовательно соединенные генератор импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор.         Known bridge meter parameters of multi-element passive two-pole (AS USSR No. 1157467 G01R 17/10, BI 1985, No. 19), containing a series-connected pulse generator with a voltage change over their duration according to the law of power functions, a bridge electrical circuit and zero indicator.

Недостатком его является повышение погрешности измерения за счет составляющей погрешности от паразитных емкостей, которые образуют незаземленные регулируемые уравновешивающие элементы относительно "земли". Здесь заземлено три из пяти регулируемых уравновешивающих элементов.           Its disadvantage is the increase in measurement error due to the component error from parasitic capacitances that form ungrounded adjustable balancing elements relative to the "ground". Three of the five adjustable balancing elements are grounded here.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является выбранный в качестве прототипа электрический мост (Передельский Г.И. Мостовые цепи с импульсным питанием. М.: Энергоатомиздат, 1988, с.66, рис.3.1, электрический мост 47.47), содержащий последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор. (Имеется большое , труднообозримое количество мостовых электрических цепей. Для отображения их приходится использовать в публикациях несколько страниц, например, рис. 2.8 на стр. 48-54 в публикации, приведенной в этом абзаце. В книге (Карандеев К.Б., Штамбергер Г.А. Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока. Изд-во СО АН СССР, Новосибирск, 1961.) мостовые цепи отображены на вкладышах сравнительно большой площади, например вкладыш между стр.104 и 105. Для ослабления приведенного недостатка можно отображать четырехплечую мостовую цепь двумя параллельно включенными ветвями, каждая из которых имеет свой номер. Это сделано в первой публикации, приведенной в этом абзаце. Мост 47.47 содержит две одинаковые ветви, приведенные на стр.66, рис.3.1. Описание группы мостов, куда входит мостовая цепь 47.47, приведено на стр. 99-100, а условия равновесия ее – в табл.3.10 на стр.169).           The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is the electric bridge selected as a prototype (GI Peredelsky, Bridge circuits with pulse power. M: Energoatomizdat, 1988, p.66, Fig. 3.1, electric bridge 47.47), containing a series-connected generator of supply pulses with voltage change according to the law of power functions, a bridge electrical circuit and a zero indicator. (There is a large, hardly noticeable number of bridge electric circuits. To display them, it is necessary to use several pages in publications, for example, Fig. 2.8 on pages 48-54 in the publication cited in this paragraph. In the book (K. Karadeev, B. Stamberger G. .A. Generalized Theory of Bridge AC Circuits. SB USSR Academy of Sciences, Novosibirsk, 1961.) bridge circuits are displayed on inserts of a relatively large area, for example, an insert between pages 104 and 105. To mitigate this drawback, you can display a four-arm bridge circuit with two steam branches included, each of which has its own number. This is done in the first publication given in this paragraph. Bridge 47.47 contains two identical branches shown on page 66, Fig. 3.1. A description of the group of bridges that includes the 47.47 bridge chain is given on pages 99-100, and its equilibrium conditions are given in Table 3.10 on p. 169).

Недостатком его является повышение погрешности измерения за счет составляющей погрешности от паразитных емкостей, которую образуют незаземленные регулируемые уравновешивающие элементы относительно "земли".           Its disadvantage is an increase in the measurement error due to the component error from parasitic capacitances, which is formed by ungrounded adjustable balancing elements relative to the "ground".

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении погрешности измерения за счет исключения составляющих погрешности от паразитных емкостей относительно "земли" регулируемых уравновешивающих элементов и нестабильности этих паразитных емкостей. Названные паразитные емкости отсутствуют потому, что в измерителе используются только заземленные регулируемые уравновешивающие элементы.           The problem to which the invention is directed, is to reduce the measurement error by eliminating the components of the error from spurious containers relative to the "ground" of the adjustable balancing elements and the instability of these spurious containers. The above parasitic capacitances are absent because the meter uses only grounded, adjustable balancing elements.

Это достигается тем, что в мостовом измерителе параметров двухполюсников, содержащем генератор питающих импульсов, который состоит из формирователей импульсов прямоугольной формы К0t0, импульсов линейно изменяющегося напряжения К1t1, импульсов кубичной формы К3t3 и импульсов с изменением напряжения в течение длительности импульса по закону пятой степени времени К5t5, где К0, К1, К3, К5 – постоянные коэффициенты, а t – текущее время, из коммутатора, усилителя мощности и блока синхронизации, выход каждого формирователя импульсов соединен с соответствующим входом коммутатора, выход его подключен ко входу усилителя мощности, выход которого образует первый выход генератора питающих импульсов, выход каскада синхронизации соединен со входом формирователя импульсов прямоугольной формы, а также выход этого каскада образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов, общая шина последнего заземлена; четырехплечую мостовую электрическую цепь, которая состоит из двух параллельно включенных ветвей, первая из них включает в себя одиночный резистор первого плеча отношения и многоэлементный двухполюсник с уравновешивающими элементами из резистора, параллельно которому включена электрическая цепь из последовательно соединенных первого конденсатора и индуктивной катушки, параллельно последней включен второй конденсатор, вторая ветвь мостовой цепи включает в себя последовательно соединенные две клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения и одиночный резистор второго плеча отношения, общий вывод первой клеммы и одиночного резистора образует первый вывод выхода мостовой цепи, двухполюсник объекта измерения состоит из резистора, параллельно которому включена электрическая цепь из последовательно соединенных первого конденсатора и индуктивной катушки, параллельно последней включен второй конденсатор, общий вывод резистора и первого конденсатора двухполюсника объекта измерения соединен с первой клеммой, общий вывод резистора, индуктивной катушки и второго конденсатора соединен со второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения; нуль-индикатор, который имеет два вывода первого (дифференциального) входа, первый из них соединен с первым выводом выхода мостовой цепи, второй вход (вход синхронизации) нуль-индикатора подключен ко второму выходу (выходу синхронизации) генератора питающих импульсов, общая шина нуль-индикатора заземлена, произведена совокупность двух изменений, первое из них заключается во введении дополнительного конденсатора и двух интеграторов, второе изменение заключается в изменении включения элементов, дополнительный конденсатор введен в многоэлементный двухполюсник с уравновешивающими элементами, первый вывод его соединен с общим выводом имеющихся резистора и первого конденсатора, второй вывод подключен к общему выводу имеющихся резистора, индуктивной катушки и второго конденсатора, два дополнительных интегратора введены в генератор питающих импульсов, вход первого из них соединен также с выходом формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения, а выход - со входом формирователя кубичных импульсов, вход второго интегратора соединен также с выходом формирователя кубичных импульсов, а выход – со входом формирователя импульсов с изменением напряжения по закону пятой степени времени, в первой ветви мостовой цепи общий вывод резистора, дополнительного конденсатора и первого конденсатора соединен с первым выводом одиночного резистора, полученный их общий вывод образует второй вывод выхода мостовой цепи и соединен со вторым выводом первого (дифференциального) входа нуль-индикатора, свободный вывод одиночного резистора первой ветви мостовой цепи соединен со свободным выводом одиночного резистора во второй ветви, их общий вывод образует первый вывод (вывод входа) генераторной диагонали мостовой цепи, который соединен с первым (сигнальным) выходом генератора питающих импульсов, в первой ветви общий вывод резистора, дополнительного конденсатора, индуктивной катушки и второго конденсатора соединен со второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения второй ветви, полученный последний общий вывод образует второй вывод (вывод входа) генераторной диагонали мостовой цепи, который заземлен, в генераторе питающих импульсов выход формирователя прямоугольных импульсов соединен также со входом формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения.This is achieved by the fact that in a bridge meter of two-terminal parameters containing a supply pulse generator, which consists of rectangular pulse shapers K0t0pulses of ramp voltage TOonetone, pulses of cubic form K3t3 and pulses with a change in voltage during the pulse duration according to the law of the fifth degree of time K5t5where k0, Kone, K3, K5Are constant coefficients, and t is the current time from the switch, power amplifier and synchronization unit, the output of each pulse shaper is connected to the corresponding input of the switch, its output is connected to the input of the power amplifier, the output of which forms the first output of the supply pulse generator, the output of the synchronization cascade is connected with the input of a rectangular pulse shaper, and the output of this cascade forms the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the latter is grounded; a four-arm bridge electric circuit, which consists of two branches connected in parallel, the first of which includes a single resistor of the first shoulder of the relationship and a multi-element bipolar with balancing elements from a resistor, in parallel with which an electric circuit is connected from the first capacitor and inductive coil connected in series, parallel to the last the second capacitor, the second branch of the bridge circuit includes two terminals connected in series for connecting a two-terminal device the measurement object and the single resistor of the second arm of the relationship, the common terminal of the first terminal and the single resistor forms the first output of the bridge circuit output, the bipolar of the measurement object consists of a resistor, in parallel with which an electric circuit is connected from the first capacitor and the inductive coil connected in series, the second capacitor is connected in parallel to the last, the common terminal of the resistor and the first capacitor of the two-terminal object of measurement is connected to the first terminal, the common terminal of the resistor, inductive coil and second a capacitor is connected to a second terminal for connecting a two-terminal device of the measurement object; a null indicator that has two pins of the first (differential) input, the first one is connected to the first output of the bridge circuit output, the second input (synchronization input) of the null indicator is connected to the second output (synchronization output) of the supply pulse generator, the common bus is zero the indicator is grounded, a combination of two changes is made, the first of them is the introduction of an additional capacitor and two integrators, the second change is the change in the inclusion of elements, the additional capacitor is introduced into many a double-pole element with balancing elements, its first output is connected to the common output of the existing resistor and the first capacitor, the second output is connected to the common output of the existing resistor, inductive coil and second capacitor, two additional integrators are introduced into the supply pulse generator, the input of the first of them is also connected to the output of the pulse shaper of a linearly varying voltage, and the output with the input of the shaper of cubic pulses, the input of the second integrator is also connected to the output of the shaper cubic pulses, and the output - with the input of the pulse shaper with a voltage change according to the law of the fifth degree of time, in the first branch of the bridge circuit, the common output of the resistor, additional capacitor and the first capacitor is connected to the first output of a single resistor, their common output forms the second output of the bridge circuit output and connected to the second output of the first (differential) input of the zero indicator, the free output of a single resistor of the first branch of the bridge circuit is connected to the free output of a single resistor in about the second branch, their common output forms the first output (input output) of the generator diagonal of the bridge circuit, which is connected to the first (signal) output of the supply pulse generator, in the first branch the general output of the resistor, additional capacitor, inductive coil and second capacitor is connected to the second terminal to connect the two-terminal measuring object of the second branch, the last common output obtained forms the second output (input output) of the generator diagonal of the bridge circuit, which is grounded, in the power pulse generator Exit generator of rectangular pulses is also coupled to the input of the pulse shaper linearly varying voltage.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг.1).           The invention is illustrated in the drawing (Figure 1).

Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор 1 питающих импульсов, представленный блоками 2 - 10, который может формировать последовательности прямоугольных импульсов, линейно изменяющихся импульсов, кубичных импульсов, а также импульсов, изменяющихся по закону пятой степени. Формирователь 3 импульсов обеспечивает формирование прямоугольных импульсов, изменяющихся по закону К0t0 и его выход соединен со входом формирователя 4 импульсов, который обеспечивает формирование линейно изменяющихся импульсов, изменяющихся по закону К1t1 и его выход соединен со входом интегатора 5, последовательно включенный с ним формирователь 6 импульсов обеспечивают формирование кубичных импульсов, изменяющихся по закону К3t3 и его выход соединен со входом интегратора 7 импульсов, последовательно включенный с ним формирователь 8 импульсов обеспечивают формирование импульсов, изменяющихся по закону пятой степени К5t5 , где К0, К1. К3 и К5 - постоянные коэффициенты, а t - текущее время, причем формирователи импульсов 4(К1t1), 6(К3t3) и 8(К5t5) выполнены на основе интеграторов.The bipolar bridge parameter meter contains a supply pulse generator 1, represented by blocks 2-10, which can generate sequences of rectangular pulses, linearly varying pulses, cubic pulses, as well as pulses varying according to the fifth degree law. The pulse shaper 3 provides the formation of rectangular pulses changing according to the law K 0 t 0 and its output is connected to the input of the pulse shaper 4, which provides the formation of linearly changing pulses changing according to the law K 1 t 1 and its output is connected to the input of the integrator 5, connected in series with it, the pulse shaper 6 provides the formation of cubic pulses, changing according to the law K 3 t 3 and its output is connected to the input of the integrator 7 pulses, the shaper 8 connected in series with it pulses provide the formation of pulses that vary according to the law of the fifth degree K 5 t 5 , where K 0 , K 1 . K 3 and K 5 are constant coefficients, and t is the current time, and pulse shapers 4 (K 1 t 1 ), 6 (K 3 t 3 ) and 8 (K 5 t 5 ) are made on the basis of integrators.

Выходы формирователей 3, 4, 6, 8 импульсов соединены также со входами коммутатора 9. Коммутатор 9 обеспечивает выбор одного из четырех видов импульсов, формируемых с помощью формирователей 3, 4, 6, 8 импульсов, и далее сигнал с его выхода подается на вход усилителя 10 мощности, с выхода которого усиленный по мощности сигнал поступает на первый выход генератора 1 питающих импульсов. С выхода блока 2 синхронизации сигнал синхронизации поступает на вход формирователя 3 импульсов, а также на второй выход генератора 1 питающих импульсов. Генератор 1 имеет два выхода, первый выход относительно «земли» является выходом питающих сигналов. Второй выход генератора импульсов является выходом синхронизации. Общая шина генератора импульсов заземлена. The outputs of the shapers 3, 4, 6, 8 pulses are also connected to the inputs of the switch 9. The switch 9 provides a choice of one of four types of pulses generated by the shapers 3, 4, 6, 8 pulses, and then the signal from its output is fed to the input of the amplifier 10 power, the output of which a power-amplified signal is supplied to the first output of the generator 1 of the supply pulses. From the output of the synchronization unit 2, the synchronization signal is fed to the input of the pulse shaper 3, as well as to the second output of the supply pulse generator 1. Generator 1 has two outputs, the first output relative to the "ground" is the output of the supply signals. The second output of the pulse generator is the synchronization output. The common bus of the pulse generator is grounded.

В первой ветви мостовой цепи последовательно включены одиночный резистор первого плеча отношения и двухполюсник с элементами уравновешивания. Двухполюсник с уравновешивающими элементами образуют резистор 12(R12), параллельно которому включены дополнительный конденсатор 13(С13), а также последовательно соединенные первый конденсатор 14(С14) и индуктивность 15(L15), параллельно которой включен второй конденсатор 16(С16). Свободный вывод одиночного резистора 11 соединен с первым выходом генератора импульсов. Общий вывод резистора 12, дополнительного конденсатора 13, первого конденсатора 14 и одиночного резистора 11 образует первый вывод выхода мостовой цепи. Общий вывод резистора 12, дополнительного конденсатора 13, индуктивности 15 и второго конденсатора 16 заземлен.In the first branch of the bridge circuit, a single resistor of the first shoulder of the relationship and a bipolar with balancing elements are connected in series. A two-terminal device with balancing elements form a resistor 12 (R12), in parallel with which an additional capacitor 13 (C13) is connected, as well as a first capacitor 14 (C14) and an inductance 15 (L15) connected in series, in parallel with which a second capacitor 16 (C16) is connected. The free output of a single resistor 11 is connected to the first output of the pulse generator. The common output of the resistor 12, the additional capacitor 13, the first capacitor 14 and the single resistor 11 forms the first output terminal of the bridge circuit. The common output of the resistor 12, the additional capacitor 13, the inductance 15 and the second capacitor 16 is grounded.

Вторая ветвь моста состоит из последовательно соединенных одиночного резистора 17(R17) второго плеча отношения и двух клемм для подключения двухполюсника объекта измерения. Общий вывод одиночного резистора второго плеча отношения и первой клеммы образуют второй вывод выхода мостовой цепи, вторая клемма заземлена. Двухполюсник объекта измерения, в частности, состоит из резистора 18(R18) и включенных параллельно ему последовательно соединенных первого конденсатора 19(C19) и индуктивной катушки 20(L20), параллельно которой включен второй конденсатор 21(C21).The second branch of the bridge consists of a series-connected single resistor 17 (R17) of the second link arm and two terminals for connecting the two-terminal device of the measurement object. The common terminal of the single resistor of the second link arm and the first terminal form the second terminal of the bridge circuit output, the second terminal is grounded. The bipolar of the measurement object, in particular, consists of a resistor 18 (R18) and a parallel capacitor 19 (C19) and an inductive coil 20 (L20) connected in parallel to it and a second capacitor 21 (C21) connected in parallel.

Оба вывода выхода моста соединены с дифференциальным входом нуль-индикатора 22. Общая шина нуль-индикатора 22 заземлена, вход синхронизации нуль-индикатора соединен со вторым выходом генератора 1 импульсов (выходом синхронизации). Both pins of the bridge output are connected to the differential input of the null indicator 22. The common bus of the null indicator 22 is grounded, the synchronization input of the null indicator is connected to the second output of the pulse generator 1 (synchronization output).

Мостовой измеритель параметров двухполюсников работает следующим образом. В исходном состоянии напряжения на входе и выходе четырехплечей мостовой цепи равны нулю. Подадим на мост с генератора сигналов (посредством коммутатора 9) последовательность прямоугольных импульсов. При воздействии очередного импульса после окончания переходного процесса в ветвях мостовой цепи устанавливаются неизменяющиеся напряжения, разность которых определяет напряжение в измерительной диагонали мостовой цепи (выходное напряжение моста). Оно зависит от значений сопротивлений 11(R11), 12(R12), 17(R17) и 18(R18). Первое условие равновесия моста –A bridge meter for the parameters of bipolar operates as follows. In the initial state, the voltages at the input and output of the four-arm bridge circuit are zero. We submit to the bridge from the signal generator (through switch 9) a sequence of rectangular pulses. When another pulse is applied after the end of the transition process, unchanging voltages are established in the branches of the bridge circuit, the difference of which determines the voltage in the measuring diagonal of the bridge circuit (bridge output voltage). It depends on the values of resistances 11 (R11), 12 (R12), 17 (R17) and 18 (R18). The first condition for the equilibrium of the bridge is

А1 = R12R17– R11R18 = 0. (1)A 1 = R 12 R 17 - R 11 R 18 = 0. (1)

Однократной регулировкой значения заземленного резистора 12 напряжение плоской вершины импульсного сигнала неравновесия приводится к нулю, тем самым выполняется первое условие равновесия моста (1). Равновесие моста здесь и в дальнейшем отмечается по нуль-индикатору 22 (осциллографу), при этом подача сигнала синхронизации со второго выхода генератора на второй вход нуль-индикатора 22, обеспечивает устойчивость его показаний.By a single adjustment of the value of the grounded resistor 12, the voltage of the flat top of the pulse nonequilibrium signal is reduced to zero, thereby fulfilling the first equilibrium condition of the bridge (1). The equilibrium of the bridge here and hereinafter is indicated by the null indicator 22 (oscilloscope), while the supply of the synchronization signal from the second output of the generator to the second input of the null indicator 22 ensures the stability of its readings.

Далее подадим на мост с генератора 1 последовательность линейно изменяющихся импульсов. При воздействии очередного импульса после окончания переходного процесса на выходе мостовой цепи устанавливается напряжение импульсного сигнала неравновесия с плоской вершиной. Второе условие равновесия моста –Next, we submit to the bridge from the generator 1 a sequence of linearly changing pulses. When the next pulse is applied after the end of the transition process, the voltage of the pulse signal of disequilibrium with a flat top is established at the output of the bridge circuit. The second condition for the equilibrium of the bridge is

А2 = С19R17 – (С13+С14) R11 = 0. (2)A 2 = C 19 R 17 - (C 13 + C 14 ) R 11 = 0. (2)

Однократной регулировкой значения заземленной емкости 13 напряжение плоской вершины импульсного сигнала неравновесия приводится к нулю, т.е. выполняем второе условие равновесия (2), при этом первое условие (1) не нарушается, т.к. регулируемый здесь параметр 13 в него не входит.By a single adjustment of the value of the grounded capacitance 13, the voltage of the flat top of the pulse nonequilibrium signal is reduced to zero, i.e. we fulfill the second equilibrium condition (2), while the first condition (1) is not violated, because parameter 13 adjustable here is not included.

После этого подаем на мост с генератора 1 последовательность кубичных импульсов. При воздействии очередного импульса, после окончания переходного процесса, на выходе моста устанавливается импульсный сигнал неравновесия с плоской вершиной. Третье условие равновесия моста -After that, we feed a sequence of cubic pulses to the bridge from generator 1. Under the influence of the next pulse, after the end of the transition process, a pulse signal of disequilibrium with a flat top is established at the output of the bridge. The third condition for equilibrium of the bridge is

А3 = С19R17L15С14 – R11[L15С13С14 + L20 С19(С13 + С14)] = 0. (3)A 3 = C 19 R 17 L 15 C 14 - R 11 [L 15 C 13 C 14 + L 20 C 19 (C 13 + C 14 )] = 0. (3)

Однократной регулировкой значения заземленной индуктивности 15 приводим напряжение плоской вершины импульсного напряжения неравновесия к нулю и выполняем третье условие равновесия (3), при этом первые два условия равновесия (1), (2) не нарушаются, т.к. регулируемый здесь параметр 15 в них не входит.By adjusting the value of the grounded inductance 15 once, we bring the voltage of the flat peak of the impulse voltage of the disequilibrium to zero and fulfill the third equilibrium condition (3), while the first two equilibrium conditions (1), (2) are not violated, because parameter 15 adjustable here is not included in them.

После этого подаем на мост с генератора 1 последовательность импульсов, изменяющихся по закону пятой степени . При воздействии очередного импульса, после окончания переходного процесса, на выходе моста устанавливается импульсный сигнал неравновесия с плоской вершиной. Четвертое условие равновесия моста –After that, we feed to the bridge from the generator 1 a sequence of pulses that vary according to the law of the fifth degree. Under the influence of the next pulse, after the end of the transition process, a pulse signal of disequilibrium with a flat top is established at the output of the bridge. The fourth condition for equilibrium of the bridge is

А4 = (С14 + С16)С19С21R17 – (С13С14+С13С16+С14С16)(С19+С21)R11 = 0. (4)A 4 = (С 14 + С 16 ) С 19 С 21 R 17 - (С 13 С 14 + С 13 С 16 + С 14 С 16 ) (С 19 + С 21 ) R 11 = 0. (4)

Однократной регулировкой значения емкости 16 приводим плоскую вершину импульсного напряжения неравновесия к нулю и выполняем четвертое условие равновесия (4), при этом первые три условия равновесия (1) - (3) не нарушаются, т.к. регулируемый здесь параметр 16 в них не входит.By a single adjustment of the capacitance 16, we bring the flat peak of the impulse voltage of disequilibrium to zero and fulfill the fourth equilibrium condition (4), while the first three equilibrium conditions (1) - (3) are not violated, because parameter 16 adjustable here is not included in them.

Из приведенного вытекает, что мостовая цепь (фиг.1) обладает свойством раздельного зависимого уравновешивания, и уравновешивание следует проводить в приведенной выше последовательности 12(R12),           From the above it follows that the bridge circuit (figure 1) has the property of separate dependent balancing, and balancing should be carried out in the above sequence 12 (R12),

13(С13), 15(L15), 16(С16). Из четырех уравнений [четырех условий равновесия (1) - (4)] берется отсчет искомых четырех параметров: 18(R18), 19(С19), 20(L20), 21(C21)]. Значения параметров элементов 11(R11), 17(R17), 14(C14) являются постоянными и известными. Все регулируемые уравновешивающие элементы - 12(R12), 13(С13), 15(L15), 16(С16) заземлены, значения их параметров являются известными и регулируемыми.13 (C13), 15 (L15), 16 (C16). Of the four equations [four equilibrium conditions (1) - (4)], the required four parameters are counted: 18 (R18), 19 (C19), 20 (L20), 21 (C21)]. The parameter values of elements 11 (R11), 17 (R17), 14 (C14) are constant and known. All adjustable balancing elements - 12 (R12), 13 (C13), 15 (L15), 16 (C16) are grounded, the values of their parameters are known and adjustable.

Таким образом, данный мостовой измеритель параметров двухполюсников позволяет реализовать раздельное уравновешивание мостовой цепи при выполнении однократных регулировок значений уравновешивающих параметров, что упрощает и ускоряет проведение измерений. Все регулируемые элементы уравновешивания заземлены, поэтому отсутствуют их паразитные емкости относительно земли, как у незаземленных элементов, что исключает составляющие погрешности от паразитных емкостей относительно «земли» и от их нестабильности. Это в итоге приводит к уменьшению погрешности измерения.          Thus, this bridge meter of the two-terminal parameters allows for the separate balancing of the bridge circuit when performing single adjustments of the values of the balancing parameters, which simplifies and accelerates the measurement. All adjustable balancing elements are grounded, therefore, their parasitic capacitances are absent relative to the ground, as for non-grounded elements, which eliminates component errors from parasitic capacitances relative to the "ground" and from their instability. This ultimately leads to a decrease in measurement error.

Claims (1)

Мостовой измеритель параметров двухполюсников, содержащий генератор питающих импульсов, который состоит из формирователей импульсов прямоугольной формы К0t0, импульсов линейно изменяющегося напряжения К1t1, импульсов кубичной формы К3t3 и импульсов с изменением напряжения в течение длительности импульса по закону пятой степени времени К5t5, где К0, К1, К3, К5 – постоянные коэффициенты, а t – текущее время, из коммутатора, усилителя мощности и блока синхронизации, выход каждого формирователя импульсов соединен с соответствующим входом коммутатора, выход его подключен к входу усилителя мощности, выход которого образует первый выход генератора питающих импульсов, выход каскада синхронизации соединен с входом формирователя импульсов прямоугольной формы, а также выход этого каскада образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов, общая шина последнего заземлена; четырехплечую мостовую электрическую цепь, которая состоит из двух параллельно включенных ветвей, первая из них включает в себя одиночный резистор первого плеча отношения и многоэлементный двухполюсник с уравновешивающими элементами из резистора, параллельно которому включена электрическая цепь из последовательно соединенных первого конденсатора и индуктивной катушки, параллельно последней подключен второй конденсатор, вторая ветвь мостовой цепи включает в себя последовательно соединенные две клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения и одиночный резистор второго плеча отношения, общий вывод первой клеммы и одиночного резистора образует первый вывод выхода мостовой цепи, двухполюсник объекта измерения состоит из резистора, параллельно которому включена электрическая цепь из последовательно соединенных первого конденсатора и индуктивной катушки, параллельно последней подключен второй конденсатор, общий вывод резистора и первого конденсатора двухполюсника объекта измерения соединен с первой клеммой, общий вывод резистора, индуктивной катушки и второго конденсатора соединен со второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения; нуль-индикатор, который имеет два вывода первого (дифференциального) входа, первый из них соединен с первым выводом выхода мостовой цепи, второй вход (вход синхронизации) нуль-индикатора подключен ко второму выходу (выходу синхронизации) генератора питающих импульсов, общая шина нуль-индикатора заземлена, отличающийся тем, что в нем произведена совокупность двух изменений, первое из них заключается во введении дополнительного конденсатора и двух интеграторов, второе изменение заключается в изменении включения элементов, дополнительный конденсатор введен в многоэлементный двухполюсник с уравновешивающими элементами, первый вывод его соединен с общим выводом имеющихся резистора и первого конденсатора, второй вывод подключен к общему выводу имеющихся резистора, индуктивной катушки и второго конденсатора, два дополнительных интегратора введены в генератор питающих импульсов, вход первого из них соединен также с выходом формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения, а выход - с входом формирователя кубичных импульсов, вход второго интегратора соединен также с выходом формирователя кубичных импульсов, а выход – с входом формирователя импульсов с изменением напряжения по закону пятой степени времени, в первой ветви мостовой цепи общий вывод резистора, дополнительного конденсатора и первого конденсатора соединен с первым выводом одиночного резистора, полученный их общий вывод образует второй вывод выхода мостовой цепи и соединен со вторым выводом первого (дифференциального) входа нуль-индикатора, свободный вывод одиночного резистора первой ветви мостовой цепи соединен со свободным выводом одиночного резистора во второй ветви, их общий вывод образует первый вывод (вывод входа) генераторной диагонали мостовой цепи, который соединен с первым (сигнальным) выходом генератора питающих импульсов, в первой ветви общий вывод резистора, дополнительного конденсатора, индуктивной катушки и второго конденсатора соединен со второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения второй ветви, полученный последний общий вывод образует второй вывод (вывод входа) генераторной диагонали мостовой цепи, который заземлен, в генераторе питающих импульсов выход формирователя прямоугольных импульсов соединен также с входом формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения. A bipolar bridge measuring instrument containing a supply pulse generator, which consists of rectangular pulse shapers K0t0pulses of ramp voltage TOonetone, pulses of cubic form K3t3 and pulses with a change in voltage during the pulse duration according to the law of the fifth degree of time K5t5where k0, Kone, K3, K5Are constant coefficients, and t is the current time from the switch, power amplifier and synchronization unit, the output of each pulse shaper is connected to the corresponding input of the switch, its output is connected to the input of the power amplifier, the output of which forms the first output of the supply pulse generator, the output of the synchronization cascade is connected with the input of a rectangular pulse shaper, and the output of this cascade forms a second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the latter is grounded; a four-arm bridge electric circuit, which consists of two branches connected in parallel, the first of which includes a single resistor of the first shoulder of the relationship and a multi-element bipolar with balancing elements from a resistor, in parallel with which an electric circuit is connected from the first capacitor and the inductive coil connected in series, parallel to the last the second capacitor, the second branch of the bridge circuit includes two terminals connected in series for connecting a two-terminal device and the measurement object and the single resistor of the second arm of the relationship, the common terminal of the first terminal and the single resistor forms the first output of the bridge circuit output, the two-terminal network of the measurement object consists of a resistor, in parallel with which an electric circuit is connected from the first capacitor and the inductive coil connected in series, the second capacitor is connected in parallel to the last , the common terminal of the resistor and the first capacitor of the two-terminal object of measurement is connected to the first terminal, the common terminal of the resistor, inductive coil a second capacitor connected to the second terminal for connecting the two-terminal measuring object; a null indicator that has two pins of the first (differential) input, the first one is connected to the first output of the bridge circuit output, the second input (synchronization input) of the null indicator is connected to the second output (synchronization output) of the supply pulse generator, the common bus is zero the indicator is grounded, characterized in that a combination of two changes is made in it, the first of which is the introduction of an additional capacitor and two integrators, the second change is the change in the inclusion of elements, the additional the capacitor is inserted into a multi-element bipolar with balancing elements, its first output is connected to the common output of the existing resistor and the first capacitor, the second output is connected to the common output of the existing resistor, inductive coil and second capacitor, two additional integrators are introduced into the supply pulse generator, the input of the first of them also connected to the output of the pulse shaper of a linearly varying voltage, and the output to the input of the shaper of cubic pulses, the input of the second integrator is also connected e with the output of the shaper of cubic pulses, and the output with the input of the shaper with voltage change according to the law of the fifth degree of time, in the first branch of the bridge circuit, the common output of the resistor, additional capacitor and the first capacitor is connected to the first output of a single resistor, the resulting common output forms the second the output terminal of the bridge circuit and is connected to the second terminal of the first (differential) input of the zero indicator, the free terminal of a single resistor of the first branch of the bridge circuit is connected to the free terminal m of a single resistor in the second branch, their common output forms the first output (input output) of the generator diagonal of the bridge circuit, which is connected to the first (signal) output of the supply pulse generator, in the first branch the common output of the resistor, additional capacitor, inductive coil and second capacitor is connected with a second terminal for connecting the two-terminal device of the measurement object of the second branch, the last common terminal obtained forms the second terminal (input terminal) of the generator diagonal of the bridge circuit, which is grounded, in a torus of supply pulses, the output of the rectangular pulse generator is also connected to the input of the linear voltage pulse generator.
RU2016109962A 2016-03-21 2016-03-21 Bridge meter of two-terminal network parameters RU2629653C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109962A RU2629653C1 (en) 2016-03-21 2016-03-21 Bridge meter of two-terminal network parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109962A RU2629653C1 (en) 2016-03-21 2016-03-21 Bridge meter of two-terminal network parameters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2629653C1 true RU2629653C1 (en) 2017-08-30

Family

ID=59797871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016109962A RU2629653C1 (en) 2016-03-21 2016-03-21 Bridge meter of two-terminal network parameters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629653C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171509A (en) * 1978-01-19 1979-10-16 Signetics Corporation Bridge drive circuit and method
SU1157467A1 (en) * 1983-06-01 1985-05-23 Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Bridge meter of multielement passive two-pole network parameters
JPH0361863A (en) * 1989-07-17 1991-03-18 Yokogawa Hewlett Packard Ltd Adaptive type half-bridge and impedance meter
SU1762247A1 (en) * 1991-01-08 1992-09-15 Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им.М.Т.Елизарова Bridge for measurement of characteristics of three- element two-poles
RU2141672C1 (en) * 1998-07-03 1999-11-20 Орловский государственный технический университет Electric bridge for measuring n-port network parameters
JP3061863B2 (en) * 1994-11-10 2000-07-10 ファイザー製薬株式会社 Macrocyclic lactone compound and method for producing the same
RU2537740C1 (en) * 2013-06-06 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge measuring device of parameters of bipoles

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171509A (en) * 1978-01-19 1979-10-16 Signetics Corporation Bridge drive circuit and method
SU1157467A1 (en) * 1983-06-01 1985-05-23 Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Bridge meter of multielement passive two-pole network parameters
JPH0361863A (en) * 1989-07-17 1991-03-18 Yokogawa Hewlett Packard Ltd Adaptive type half-bridge and impedance meter
SU1762247A1 (en) * 1991-01-08 1992-09-15 Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им.М.Т.Елизарова Bridge for measurement of characteristics of three- element two-poles
JP3061863B2 (en) * 1994-11-10 2000-07-10 ファイザー製薬株式会社 Macrocyclic lactone compound and method for producing the same
RU2141672C1 (en) * 1998-07-03 1999-11-20 Орловский государственный технический университет Electric bridge for measuring n-port network parameters
RU2537740C1 (en) * 2013-06-06 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge measuring device of parameters of bipoles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2399918C1 (en) Bridge circuit for measuring parametres of passive two-terminal devices
RU2499997C2 (en) Bridge meter of parameters of dipoles
RU2447452C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2461840C2 (en) BRIDGE GAUGE OF n-ELEMENT BIPOLES PARAMETERS
RU2284530C1 (en) Bridge meter for measuring parameters of two-terminal networks
RU2629653C1 (en) Bridge meter of two-terminal network parameters
RU2471197C2 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal devices
RU2461010C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2376608C1 (en) Bridge metre of parametres of two-terminal devices
RU2541423C1 (en) Bridge meter of parameters of dipoles
RU2473918C1 (en) Bridge metre of dipoles parameters
RU2495442C1 (en) Bridge measuring device of parameters of bipoles
RU2631540C1 (en) Bridge meter of n-element two-pole parameters
RU2523763C1 (en) N-terminal device parameter bridge meter
RU2602997C1 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
RU2532695C1 (en) Bridge measuring device of parameters of bipoles
RU2598977C1 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
RU2463614C1 (en) BRIDGE GAUGE OF n-ELEMENT BIPOLES PARAMETERS
RU2461013C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2538946C1 (en) Bridge measuring device of parameters of bipoles
RU2326389C1 (en) Bridge meter of bipoles parameters
RU2629715C1 (en) Bridge meter of two-terminal circuit parameters
RU2523772C1 (en) Two-terminal device parameter bridge meter
RU2591877C2 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
RU2427847C1 (en) Bridge resistor gauge of three resistance transducers

Legal Events

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

Effective date: 20180322